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  * Pid namespaces:
  23  *    (C) 2007 Pavel Emelyanov <xemul@openvz.org>, OpenVZ, SWsoft Inc.
  24  *    (C) 2007 Sukadev Bhattiprolu <sukadev@us.ibm.com>, IBM
  25  *     Many thanks to Oleg Nesterov for comments and help
  26  *
  27  */
  28
  29 #include <linux/mm.h>
  30 #include <linux/module.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/init.h>
  33 #include <linux/rculist.h>
  34 #include <linux/bootmem.h>
  35 #include <linux/hash.h>
  36 #include <linux/pid_namespace.h>
  37 #include <linux/init_task.h>
  38 #include <linux/syscalls.h>
  39 #include <linux/kmemleak.h>
  40
  41 #define pid_hashfn(nr, ns)      \
  42         hash_long((unsigned long)nr + (unsigned long)ns, pidhash_shift)
  43 static struct hlist_head *pid_hash;
  44 static int pidhash_shift;
  45 struct pid init_struct_pid = INIT_STRUCT_PID;
  46
  47 int pid_max = PID_MAX_DEFAULT;
  48
  49 #define RESERVED_PIDS           300
  50
  51 int pid_max_min = RESERVED_PIDS + 1;
  52 int pid_max_max = PID_MAX_LIMIT;
  53
  54 #define BITS_PER_PAGE           (PAGE_SIZE*8)
  55 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE-1)
  56
  57 static inline int mk_pid(struct pid_namespace *pid_ns,
  58                 struct pidmap *map, int off)
  59 {
  60         return (map - pid_ns->pidmap)*BITS_PER_PAGE + off;
  61 }
  62
  63 #define find_next_offset(map, off)                                      \
  64                 find_next_zero_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, off)
  65
  66 /*
  67  * PID-map pages start out as NULL, they get allocated upon
  68  * first use and are never deallocated. This way a low pid_max
  69  * value does not cause lots of bitmaps to be allocated, but
  70  * the scheme scales to up to 4 million PIDs, runtime.
  71  */
  72 struct pid_namespace init_pid_ns = {
  73         .kref = {
  74                 .refcount       = ATOMIC_INIT(2),
  75         },
  76         .pidmap = {
  77                 [ 0 ... PIDMAP_ENTRIES-1] = { ATOMIC_INIT(BITS_PER_PAGE), NULL }
  78         },
  79         .last_pid = 0,
  80         .level = 0,
  81         .child_reaper = &init_task,
  82 };
  83 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_pid_ns);
  84
  85 int is_container_init(struct task_struct *tsk)
  86 {
  87         int ret = 0;
  88         struct pid *pid;
  89
  90         rcu_read_lock();
  91         pid = task_pid(tsk);
  92         if (pid != NULL && pid->numbers[pid->level].nr == 1)
  93                 ret = 1;
  94         rcu_read_unlock();
  95
  96         return ret;
  97 }
  98 EXPORT_SYMBOL(is_container_init);
  99
 100 /*
 101  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
 102  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
 103  *
 104  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
 105  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
 106  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
 107  * read_lock(&tasklist_lock);
 108  *
 109  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
 110  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
 111  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
 112  */
 113
 114 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
 115
 116 static void free_pidmap(struct upid *upid)
 117 {
 118         int nr = upid->nr;
 119         struct pidmap *map = upid->ns->pidmap + nr / BITS_PER_PAGE;
 120         int offset = nr & BITS_PER_PAGE_MASK;
 121
 122         clear_bit(offset, map->page);
 123         atomic_inc(&map->nr_free);
 124 }
 125
 126 static int alloc_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns)
 127 {
 128         int i, offset, max_scan, pid, last = pid_ns->last_pid;
 129         struct pidmap *map;
 130
 131         pid = last + 1;
 132         if (pid >= pid_max)
 133                 pid = RESERVED_PIDS;
 134         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
 135         map = &pid_ns->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
 136         max_scan = (pid_max + BITS_PER_PAGE - 1)/BITS_PER_PAGE - !offset;
 137         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
 138                 if (unlikely(!map->page)) {
 139                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 140                         /*
 141                          * Free the page if someone raced with us
 142                          * installing it:
 143                          */
 144                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 145                         if (map->page)
 146                                 kfree(page);
 147                         else
 148                                 map->page = page;
 149                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 150                         if (unlikely(!map->page))
 151                                 break;
 152                 }
 153                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
 154                         do {
 155                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
 156                                         atomic_dec(&map->nr_free);
 157                                         pid_ns->last_pid = pid;
 158                                         return pid;
 159                                 }
 160                                 offset = find_next_offset(map, offset);
 161                                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 162                         /*
 163                          * find_next_offset() found a bit, the pid from it
 164                          * is in-bounds, and if we fell back to the last
 165                          * bitmap block and the final block was the same
 166                          * as the starting point, pid is before last_pid.
 167                          */
 168                         } while (offset < BITS_PER_PAGE && pid < pid_max &&
 169                                         (i != max_scan || pid < last ||
 170                                             !((last+1) & BITS_PER_PAGE_MASK)));
 171                 }
 172                 if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
 173                         ++map;
 174                         offset = 0;
 175                 } else {
 176                         map = &pid_ns->pidmap[0];
 177                         offset = RESERVED_PIDS;
 178                         if (unlikely(last == offset))
 179                                 break;
 180                 }
 181                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
 182         }
 183         return -1;
 184 }
 185
 186 int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int last)
 187 {
 188         int offset;
 189         struct pidmap *map, *end;
 190
 191         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
 192         map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
 193         end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
 194         for (; map < end; map++, offset = 0) {
 195                 if (unlikely(!map->page))
 196                         continue;
 197                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
 198                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
 199                         return mk_pid(pid_ns, map, offset);
 200         }
 201         return -1;
 202 }
 203
 204 void put_pid(struct pid *pid)
 205 {
 206         struct pid_namespace *ns;
 207
 208         if (!pid)
 209                 return;
 210
 211         ns = pid->numbers[pid->level].ns;
 212         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
 213              atomic_dec_and_test(&pid->count)) {
 214                 kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 215                 put_pid_ns(ns);
 216         }
 217 }
 218 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
 219
 220 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
 221 {
 222         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
 223         put_pid(pid);
 224 }
 225
 226 void free_pid(struct pid *pid)
 227 {
 228         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
 229         int i;
 230         unsigned long flags;
 231
 232         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
 233         for (i = 0; i <= pid->level; i++)
 234                 hlist_del_rcu(&pid->numbers[i].pid_chain);
 235         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
 236
 237         for (i = 0; i <= pid->level; i++)
 238                 free_pidmap(pid->numbers + i);
 239
 240         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
 241 }
 242
 243 struct pid *alloc_pid(struct pid_namespace *ns)
 244 {
 245         struct pid *pid;
 246         enum pid_type type;
 247         int i, nr;
 248         struct pid_namespace *tmp;
 249         struct upid *upid;
 250
 251         pid = kmem_cache_alloc(ns->pid_cachep, GFP_KERNEL);
 252         if (!pid)
 253                 goto out;
 254
 255         tmp = ns;
 256         for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
 257                 nr = alloc_pidmap(tmp);
 258                 if (nr < 0)
 259                         goto out_free;
 260
 261                 pid->numbers[i].nr = nr;
 262                 pid->numbers[i].ns = tmp;
 263                 tmp = tmp->parent;
 264         }
 265
 266         get_pid_ns(ns);
 267         pid->level = ns->level;
 268         atomic_set(&pid->count, 1);
 269         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
 270                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
 271
 272         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
 273         for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
 274                 upid = &pid->numbers[i];
 275                 hlist_add_head_rcu(&upid->pid_chain,
 276                                 &pid_hash[pid_hashfn(upid->nr, upid->ns)]);
 277         }
 278         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
 279
 280 out:
 281         return pid;
 282
 283 out_free:
 284         while (++i <= ns->level)
 285                 free_pidmap(pid->numbers + i);
 286
 287         kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
 288         pid = NULL;
 289         goto out;
 290 }
 291
 292 struct pid *find_pid_ns(int nr, struct pid_namespace *ns)
 293 {
 294         struct hlist_node *elem;
 295         struct upid *pnr;
 296
 297         hlist_for_each_entry_rcu(pnr, elem,
 298                         &pid_hash[pid_hashfn(nr, ns)], pid_chain)
 299                 if (pnr->nr == nr && pnr->ns == ns)
 300                         return container_of(pnr, struct pid,
 301                                         numbers[ns->level]);
 302
 303         return NULL;
 304 }
 305 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid_ns);
 306
 307 struct pid *find_vpid(int nr)
 308 {
 309         return find_pid_ns(nr, current->nsproxy->pid_ns);
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_vpid);
 312
 313 /*
 314  * attach_pid() must be called with the tasklist_lock write-held.
 315  */
 316 void attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
 317                 struct pid *pid)
 318 {
 319         struct pid_link *link;
 320
 321         link = &task->pids[type];
 322         link->pid = pid;
 323         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
 324 }
 325
 326 static void __change_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
 327                         struct pid *new)
 328 {
 329         struct pid_link *link;
 330         struct pid *pid;
 331         int tmp;
 332
 333         link = &task->pids[type];
 334         pid = link->pid;
 335
 336         hlist_del_rcu(&link->node);
 337         link->pid = new;
 338
 339         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
 340                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
 341                         return;
 342
 343         free_pid(pid);
 344 }
 345
 346 void detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 347 {
 348         __change_pid(task, type, NULL);
 349 }
 350
 351 void change_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
 352                 struct pid *pid)
 353 {
 354         __change_pid(task, type, pid);
 355         attach_pid(task, type, pid);
 356 }
 357
 358 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
 359 void transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
 360                            enum pid_type type)
 361 {
 362         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
 363         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
 364 }
 365
 366 struct task_struct *pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 367 {
 368         struct task_struct *result = NULL;
 369         if (pid) {
 370                 struct hlist_node *first;
 371                 first = rcu_dereference(pid->tasks[type].first);
 372                 if (first)
 373                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
 374         }
 375         return result;
 376 }
 377 EXPORT_SYMBOL(pid_task);
 378
 379 /*
 380  * Must be called under rcu_read_lock() or with tasklist_lock read-held.
 381  */
 382 struct task_struct *find_task_by_pid_ns(pid_t nr, struct pid_namespace *ns)
 383 {
 384         return pid_task(find_pid_ns(nr, ns), PIDTYPE_PID);
 385 }
 386
 387 struct task_struct *find_task_by_vpid(pid_t vnr)
 388 {
 389         return find_task_by_pid_ns(vnr, current->nsproxy->pid_ns);
 390 }
 391
 392 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
 393 {
 394         struct pid *pid;
 395         rcu_read_lock();
 396         if (type != PIDTYPE_PID)
 397                 task = task->group_leader;
 398         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
 399         rcu_read_unlock();
 400         return pid;
 401 }
 402
 403 struct task_struct *get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
 404 {
 405         struct task_struct *result;
 406         rcu_read_lock();
 407         result = pid_task(pid, type);
 408         if (result)
 409                 get_task_struct(result);
 410         rcu_read_unlock();
 411         return result;
 412 }
 413
 414 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
 415 {
 416         struct pid *pid;
 417
 418         rcu_read_lock();
 419         pid = get_pid(find_vpid(nr));
 420         rcu_read_unlock();
 421
 422         return pid;
 423 }
 424 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
 425
 426 pid_t pid_nr_ns(struct pid *pid, struct pid_namespace *ns)
 427 {
 428         struct upid *upid;
 429         pid_t nr = 0;
 430
 431         if (pid && ns->level <= pid->level) {
 432                 upid = &pid->numbers[ns->level];
 433                 if (upid->ns == ns)
 434                         nr = upid->nr;
 435         }
 436         return nr;
 437 }
 438
 439 pid_t pid_vnr(struct pid *pid)
 440 {
 441         return pid_nr_ns(pid, current->nsproxy->pid_ns);
 442 }
 443 EXPORT_SYMBOL_GPL(pid_vnr);
 444
 445 pid_t __task_pid_nr_ns(struct task_struct *task, enum pid_type type,
 446                         struct pid_namespace *ns)
 447 {
 448         pid_t nr = 0;
 449
 450         rcu_read_lock();
 451         if (!ns)
 452                 ns = current->nsproxy->pid_ns;
 453         if (likely(pid_alive(task))) {
 454                 if (type != PIDTYPE_PID)
 455                         task = task->group_leader;
 456                 nr = pid_nr_ns(task->pids[type].pid, ns);
 457         }
 458         rcu_read_unlock();
 459
 460         return nr;
 461 }
 462 EXPORT_SYMBOL(__task_pid_nr_ns);
 463
 464 pid_t task_tgid_nr_ns(struct task_struct *tsk, struct pid_namespace *ns)
 465 {
 466         return pid_nr_ns(task_tgid(tsk), ns);
 467 }
 468 EXPORT_SYMBOL(task_tgid_nr_ns);
 469
 470 struct pid_namespace *task_active_pid_ns(struct task_struct *tsk)
 471 {
 472         return ns_of_pid(task_pid(tsk));
 473 }
 474 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_active_pid_ns);
 475
 476 /*
 477  * Used by proc to find the first pid that is greater than or equal to nr.
 478  *
 479  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid_ns.
 480  */
 481 struct pid *find_ge_pid(int nr, struct pid_namespace *ns)
 482 {
 483         struct pid *pid;
 484
 485         do {
 486                 pid = find_pid_ns(nr, ns);
 487                 if (pid)
 488                         break;
 489                 nr = next_pidmap(ns, nr);
 490         } while (nr > 0);
 491
 492         return pid;
 493 }
 494
 495 /*
 496  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
 497  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
 498  * more.
 499  */
 500 void __init pidhash_init(void)
 501 {
 502         int i, pidhash_size;
 503         unsigned long megabytes = nr_kernel_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
 504
 505         pidhash_shift = max(4, fls(megabytes * 4));
 506         pidhash_shift = min(12, pidhash_shift);
 507         pidhash_size = 1 << pidhash_shift;
 508
 509         printk("PID hash table entries: %d (order: %d, %Zd bytes)\n",
 510                 pidhash_size, pidhash_shift,
 511                 pidhash_size * sizeof(struct hlist_head));
 512
 513         pid_hash = alloc_bootmem(pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)));
 514         if (!pid_hash)
 515                 panic("Could not alloc pidhash!\n");
 516         /*
 517          * pid_hash contains references to allocated struct pid objects and it
 518          * must be scanned by kmemleak to avoid false positives.
 519          */
 520         kmemleak_alloc(pid_hash, pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)), 0,
 521                        GFP_KERNEL);
 522         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
 523                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
 524 }
 525
 526 void __init pidmap_init(void)
 527 {
 528         init_pid_ns.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 529         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
 530         set_bit(0, init_pid_ns.pidmap[0].page);
 531         atomic_dec(&init_pid_ns.pidmap[0].nr_free);
 532
 533         init_pid_ns.pid_cachep = KMEM_CACHE(pid,
 534                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC);
 535 }