[PATCH] remove kernel/lockdep.c:lockdep_internal
[linux-2.6] / 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/pspace.h>
30
31 #define pid_hashfn(nr) hash_long((unsigned long)nr, pidhash_shift)
32 static struct hlist_head *pid_hash;
33 static int pidhash_shift;
34 static struct kmem_cache *pid_cachep;
35
36 int pid_max = PID_MAX_DEFAULT;
37
38 #define RESERVED_PIDS           300
39
40 int pid_max_min = RESERVED_PIDS + 1;
41 int pid_max_max = PID_MAX_LIMIT;
42
43 #define BITS_PER_PAGE           (PAGE_SIZE*8)
44 #define BITS_PER_PAGE_MASK      (BITS_PER_PAGE-1)
45
46 static inline int mk_pid(struct pspace *pspace, struct pidmap *map, int off)
47 {
48         return (map - pspace->pidmap)*BITS_PER_PAGE + off;
49 }
50
51 #define find_next_offset(map, off)                                      \
52                 find_next_zero_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, off)
53
54 /*
55  * PID-map pages start out as NULL, they get allocated upon
56  * first use and are never deallocated. This way a low pid_max
57  * value does not cause lots of bitmaps to be allocated, but
58  * the scheme scales to up to 4 million PIDs, runtime.
59  */
60 struct pspace init_pspace = {
61         .pidmap = {
62                 [ 0 ... PIDMAP_ENTRIES-1] = { ATOMIC_INIT(BITS_PER_PAGE), NULL }
63         },
64         .last_pid = 0
65 };
66
67 /*
68  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
69  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
70  *
71  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
72  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
73  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
74  * read_lock(&tasklist_lock);
75  *
76  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
77  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
78  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
79  */
80
81 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
82
83 static fastcall void free_pidmap(struct pspace *pspace, int pid)
84 {
85         struct pidmap *map = pspace->pidmap + pid / BITS_PER_PAGE;
86         int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
87
88         clear_bit(offset, map->page);
89         atomic_inc(&map->nr_free);
90 }
91
92 static int alloc_pidmap(struct pspace *pspace)
93 {
94         int i, offset, max_scan, pid, last = pspace->last_pid;
95         struct pidmap *map;
96
97         pid = last + 1;
98         if (pid >= pid_max)
99                 pid = RESERVED_PIDS;
100         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
101         map = &pspace->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
102         max_scan = (pid_max + BITS_PER_PAGE - 1)/BITS_PER_PAGE - !offset;
103         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
104                 if (unlikely(!map->page)) {
105                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
106                         /*
107                          * Free the page if someone raced with us
108                          * installing it:
109                          */
110                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
111                         if (map->page)
112                                 kfree(page);
113                         else
114                                 map->page = page;
115                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
116                         if (unlikely(!map->page))
117                                 break;
118                 }
119                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
120                         do {
121                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
122                                         atomic_dec(&map->nr_free);
123                                         pspace->last_pid = pid;
124                                         return pid;
125                                 }
126                                 offset = find_next_offset(map, offset);
127                                 pid = mk_pid(pspace, map, offset);
128                         /*
129                          * find_next_offset() found a bit, the pid from it
130                          * is in-bounds, and if we fell back to the last
131                          * bitmap block and the final block was the same
132                          * as the starting point, pid is before last_pid.
133                          */
134                         } while (offset < BITS_PER_PAGE && pid < pid_max &&
135                                         (i != max_scan || pid < last ||
136                                             !((last+1) & BITS_PER_PAGE_MASK)));
137                 }
138                 if (map < &pspace->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
139                         ++map;
140                         offset = 0;
141                 } else {
142                         map = &pspace->pidmap[0];
143                         offset = RESERVED_PIDS;
144                         if (unlikely(last == offset))
145                                 break;
146                 }
147                 pid = mk_pid(pspace, map, offset);
148         }
149         return -1;
150 }
151
152 static int next_pidmap(struct pspace *pspace, int last)
153 {
154         int offset;
155         struct pidmap *map, *end;
156
157         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
158         map = &pspace->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
159         end = &pspace->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
160         for (; map < end; map++, offset = 0) {
161                 if (unlikely(!map->page))
162                         continue;
163                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
164                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
165                         return mk_pid(pspace, map, offset);
166         }
167         return -1;
168 }
169
170 fastcall void put_pid(struct pid *pid)
171 {
172         if (!pid)
173                 return;
174         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
175              atomic_dec_and_test(&pid->count))
176                 kmem_cache_free(pid_cachep, pid);
177 }
178 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
179
180 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
181 {
182         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
183         put_pid(pid);
184 }
185
186 fastcall void free_pid(struct pid *pid)
187 {
188         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
189         unsigned long flags;
190
191         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
192         hlist_del_rcu(&pid->pid_chain);
193         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
194
195         free_pidmap(&init_pspace, pid->nr);
196         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
197 }
198
199 struct pid *alloc_pid(void)
200 {
201         struct pid *pid;
202         enum pid_type type;
203         int nr = -1;
204
205         pid = kmem_cache_alloc(pid_cachep, GFP_KERNEL);
206         if (!pid)
207                 goto out;
208
209         nr = alloc_pidmap(&init_pspace);
210         if (nr < 0)
211                 goto out_free;
212
213         atomic_set(&pid->count, 1);
214         pid->nr = nr;
215         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
216                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
217
218         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
219         hlist_add_head_rcu(&pid->pid_chain, &pid_hash[pid_hashfn(pid->nr)]);
220         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
221
222 out:
223         return pid;
224
225 out_free:
226         kmem_cache_free(pid_cachep, pid);
227         pid = NULL;
228         goto out;
229 }
230
231 struct pid * fastcall find_pid(int nr)
232 {
233         struct hlist_node *elem;
234         struct pid *pid;
235
236         hlist_for_each_entry_rcu(pid, elem,
237                         &pid_hash[pid_hashfn(nr)], pid_chain) {
238                 if (pid->nr == nr)
239                         return pid;
240         }
241         return NULL;
242 }
243 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid);
244
245 int fastcall attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type, int nr)
246 {
247         struct pid_link *link;
248         struct pid *pid;
249
250         link = &task->pids[type];
251         link->pid = pid = find_pid(nr);
252         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
253
254         return 0;
255 }
256
257 void fastcall detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
258 {
259         struct pid_link *link;
260         struct pid *pid;
261         int tmp;
262
263         link = &task->pids[type];
264         pid = link->pid;
265
266         hlist_del_rcu(&link->node);
267         link->pid = NULL;
268
269         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
270                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
271                         return;
272
273         free_pid(pid);
274 }
275
276 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
277 void fastcall transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
278                            enum pid_type type)
279 {
280         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
281         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
282         old->pids[type].pid = NULL;
283 }
284
285 struct task_struct * fastcall pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
286 {
287         struct task_struct *result = NULL;
288         if (pid) {
289                 struct hlist_node *first;
290                 first = rcu_dereference(pid->tasks[type].first);
291                 if (first)
292                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
293         }
294         return result;
295 }
296
297 /*
298  * Must be called under rcu_read_lock() or with tasklist_lock read-held.
299  */
300 struct task_struct *find_task_by_pid_type(int type, int nr)
301 {
302         return pid_task(find_pid(nr), type);
303 }
304
305 EXPORT_SYMBOL(find_task_by_pid_type);
306
307 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
308 {
309         struct pid *pid;
310         rcu_read_lock();
311         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
312         rcu_read_unlock();
313         return pid;
314 }
315
316 struct task_struct *fastcall get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
317 {
318         struct task_struct *result;
319         rcu_read_lock();
320         result = pid_task(pid, type);
321         if (result)
322                 get_task_struct(result);
323         rcu_read_unlock();
324         return result;
325 }
326
327 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
328 {
329         struct pid *pid;
330
331         rcu_read_lock();
332         pid = get_pid(find_pid(nr));
333         rcu_read_unlock();
334
335         return pid;
336 }
337
338 /*
339  * Used by proc to find the first pid that is greater then or equal to nr.
340  *
341  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid.
342  */
343 struct pid *find_ge_pid(int nr)
344 {
345         struct pid *pid;
346
347         do {
348                 pid = find_pid(nr);
349                 if (pid)
350                         break;
351                 nr = next_pidmap(&init_pspace, nr);
352         } while (nr > 0);
353
354         return pid;
355 }
356 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
357
358 /*
359  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
360  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
361  * more.
362  */
363 void __init pidhash_init(void)
364 {
365         int i, pidhash_size;
366         unsigned long megabytes = nr_kernel_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
367
368         pidhash_shift = max(4, fls(megabytes * 4));
369         pidhash_shift = min(12, pidhash_shift);
370         pidhash_size = 1 << pidhash_shift;
371
372         printk("PID hash table entries: %d (order: %d, %Zd bytes)\n",
373                 pidhash_size, pidhash_shift,
374                 pidhash_size * sizeof(struct hlist_head));
375
376         pid_hash = alloc_bootmem(pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)));
377         if (!pid_hash)
378                 panic("Could not alloc pidhash!\n");
379         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
380                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
381 }
382
383 void __init pidmap_init(void)
384 {
385         init_pspace.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
386         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
387         set_bit(0, init_pspace.pidmap[0].page);
388         atomic_dec(&init_pspace.pidmap[0].nr_free);
389
390         pid_cachep = kmem_cache_create("pid", sizeof(struct pid),
391                                         __alignof__(struct pid),
392                                         SLAB_PANIC, NULL, NULL);
393 }