dmaengine: add new enum dma_transfer_direction
[linux-2.6.git] / fs / file.c
1 /*
2  *  linux/fs/file.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1998-1999, Stephen Tweedie and Bill Hawes
5  *
6  *  Manage the dynamic fd arrays in the process files_struct.
7  */
8
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/fs.h>
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/mmzone.h>
13 #include <linux/time.h>
14 #include <linux/sched.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/vmalloc.h>
17 #include <linux/file.h>
18 #include <linux/fdtable.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/interrupt.h>
21 #include <linux/spinlock.h>
22 #include <linux/rcupdate.h>
23 #include <linux/workqueue.h>
24
25 struct fdtable_defer {
26         spinlock_t lock;
27         struct work_struct wq;
28         struct fdtable *next;
29 };
30
31 int sysctl_nr_open __read_mostly = 1024*1024;
32 int sysctl_nr_open_min = BITS_PER_LONG;
33 int sysctl_nr_open_max = 1024 * 1024; /* raised later */
34
35 /*
36  * We use this list to defer free fdtables that have vmalloced
37  * sets/arrays. By keeping a per-cpu list, we avoid having to embed
38  * the work_struct in fdtable itself which avoids a 64 byte (i386) increase in
39  * this per-task structure.
40  */
41 static DEFINE_PER_CPU(struct fdtable_defer, fdtable_defer_list);
42
43 static void *alloc_fdmem(unsigned int size)
44 {
45         /*
46          * Very large allocations can stress page reclaim, so fall back to
47          * vmalloc() if the allocation size will be considered "large" by the VM.
48          */
49         if (size <= (PAGE_SIZE << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER)) {
50                 void *data = kmalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
51                 if (data != NULL)
52                         return data;
53         }
54         return vmalloc(size);
55 }
56
57 static void free_fdmem(void *ptr)
58 {
59         is_vmalloc_addr(ptr) ? vfree(ptr) : kfree(ptr);
60 }
61
62 static void __free_fdtable(struct fdtable *fdt)
63 {
64         free_fdmem(fdt->fd);
65         free_fdmem(fdt->open_fds);
66         kfree(fdt);
67 }
68
69 static void free_fdtable_work(struct work_struct *work)
70 {
71         struct fdtable_defer *f =
72                 container_of(work, struct fdtable_defer, wq);
73         struct fdtable *fdt;
74
75         spin_lock_bh(&f->lock);
76         fdt = f->next;
77         f->next = NULL;
78         spin_unlock_bh(&f->lock);
79         while(fdt) {
80                 struct fdtable *next = fdt->next;
81
82                 __free_fdtable(fdt);
83                 fdt = next;
84         }
85 }
86
87 void free_fdtable_rcu(struct rcu_head *rcu)
88 {
89         struct fdtable *fdt = container_of(rcu, struct fdtable, rcu);
90         struct fdtable_defer *fddef;
91
92         BUG_ON(!fdt);
93
94         if (fdt->max_fds <= NR_OPEN_DEFAULT) {
95                 /*
96                  * This fdtable is embedded in the files structure and that
97                  * structure itself is getting destroyed.
98                  */
99                 kmem_cache_free(files_cachep,
100                                 container_of(fdt, struct files_struct, fdtab));
101                 return;
102         }
103         if (!is_vmalloc_addr(fdt->fd) && !is_vmalloc_addr(fdt->open_fds)) {
104                 kfree(fdt->fd);
105                 kfree(fdt->open_fds);
106                 kfree(fdt);
107         } else {
108                 fddef = &get_cpu_var(fdtable_defer_list);
109                 spin_lock(&fddef->lock);
110                 fdt->next = fddef->next;
111                 fddef->next = fdt;
112                 /* vmallocs are handled from the workqueue context */
113                 schedule_work(&fddef->wq);
114                 spin_unlock(&fddef->lock);
115                 put_cpu_var(fdtable_defer_list);
116         }
117 }
118
119 /*
120  * Expand the fdset in the files_struct.  Called with the files spinlock
121  * held for write.
122  */
123 static void copy_fdtable(struct fdtable *nfdt, struct fdtable *ofdt)
124 {
125         unsigned int cpy, set;
126
127         BUG_ON(nfdt->max_fds < ofdt->max_fds);
128
129         cpy = ofdt->max_fds * sizeof(struct file *);
130         set = (nfdt->max_fds - ofdt->max_fds) * sizeof(struct file *);
131         memcpy(nfdt->fd, ofdt->fd, cpy);
132         memset((char *)(nfdt->fd) + cpy, 0, set);
133
134         cpy = ofdt->max_fds / BITS_PER_BYTE;
135         set = (nfdt->max_fds - ofdt->max_fds) / BITS_PER_BYTE;
136         memcpy(nfdt->open_fds, ofdt->open_fds, cpy);
137         memset((char *)(nfdt->open_fds) + cpy, 0, set);
138         memcpy(nfdt->close_on_exec, ofdt->close_on_exec, cpy);
139         memset((char *)(nfdt->close_on_exec) + cpy, 0, set);
140 }
141
142 static struct fdtable * alloc_fdtable(unsigned int nr)
143 {
144         struct fdtable *fdt;
145         char *data;
146
147         /*
148          * Figure out how many fds we actually want to support in this fdtable.
149          * Allocation steps are keyed to the size of the fdarray, since it
150          * grows far faster than any of the other dynamic data. We try to fit
151          * the fdarray into comfortable page-tuned chunks: starting at 1024B
152          * and growing in powers of two from there on.
153          */
154         nr /= (1024 / sizeof(struct file *));
155         nr = roundup_pow_of_two(nr + 1);
156         nr *= (1024 / sizeof(struct file *));
157         /*
158          * Note that this can drive nr *below* what we had passed if sysctl_nr_open
159          * had been set lower between the check in expand_files() and here.  Deal
160          * with that in caller, it's cheaper that way.
161          *
162          * We make sure that nr remains a multiple of BITS_PER_LONG - otherwise
163          * bitmaps handling below becomes unpleasant, to put it mildly...
164          */
165         if (unlikely(nr > sysctl_nr_open))
166                 nr = ((sysctl_nr_open - 1) | (BITS_PER_LONG - 1)) + 1;
167
168         fdt = kmalloc(sizeof(struct fdtable), GFP_KERNEL);
169         if (!fdt)
170                 goto out;
171         fdt->max_fds = nr;
172         data = alloc_fdmem(nr * sizeof(struct file *));
173         if (!data)
174                 goto out_fdt;
175         fdt->fd = (struct file **)data;
176         data = alloc_fdmem(max_t(unsigned int,
177                                  2 * nr / BITS_PER_BYTE, L1_CACHE_BYTES));
178         if (!data)
179                 goto out_arr;
180         fdt->open_fds = (fd_set *)data;
181         data += nr / BITS_PER_BYTE;
182         fdt->close_on_exec = (fd_set *)data;
183         fdt->next = NULL;
184
185         return fdt;
186
187 out_arr:
188         free_fdmem(fdt->fd);
189 out_fdt:
190         kfree(fdt);
191 out:
192         return NULL;
193 }
194
195 /*
196  * Expand the file descriptor table.
197  * This function will allocate a new fdtable and both fd array and fdset, of
198  * the given size.
199  * Return <0 error code on error; 1 on successful completion.
200  * The files->file_lock should be held on entry, and will be held on exit.
201  */
202 static int expand_fdtable(struct files_struct *files, int nr)
203         __releases(files->file_lock)
204         __acquires(files->file_lock)
205 {
206         struct fdtable *new_fdt, *cur_fdt;
207
208         spin_unlock(&files->file_lock);
209         new_fdt = alloc_fdtable(nr);
210         spin_lock(&files->file_lock);
211         if (!new_fdt)
212                 return -ENOMEM;
213         /*
214          * extremely unlikely race - sysctl_nr_open decreased between the check in
215          * caller and alloc_fdtable().  Cheaper to catch it here...
216          */
217         if (unlikely(new_fdt->max_fds <= nr)) {
218                 __free_fdtable(new_fdt);
219                 return -EMFILE;
220         }
221         /*
222          * Check again since another task may have expanded the fd table while
223          * we dropped the lock
224          */
225         cur_fdt = files_fdtable(files);
226         if (nr >= cur_fdt->max_fds) {
227                 /* Continue as planned */
228                 copy_fdtable(new_fdt, cur_fdt);
229                 rcu_assign_pointer(files->fdt, new_fdt);
230                 if (cur_fdt->max_fds > NR_OPEN_DEFAULT)
231                         free_fdtable(cur_fdt);
232         } else {
233                 /* Somebody else expanded, so undo our attempt */
234                 __free_fdtable(new_fdt);
235         }
236         return 1;
237 }
238
239 /*
240  * Expand files.
241  * This function will expand the file structures, if the requested size exceeds
242  * the current capacity and there is room for expansion.
243  * Return <0 error code on error; 0 when nothing done; 1 when files were
244  * expanded and execution may have blocked.
245  * The files->file_lock should be held on entry, and will be held on exit.
246  */
247 int expand_files(struct files_struct *files, int nr)
248 {
249         struct fdtable *fdt;
250
251         fdt = files_fdtable(files);
252
253         /*
254          * N.B. For clone tasks sharing a files structure, this test
255          * will limit the total number of files that can be opened.
256          */
257         if (nr >= rlimit(RLIMIT_NOFILE))
258                 return -EMFILE;
259
260         /* Do we need to expand? */
261         if (nr < fdt->max_fds)
262                 return 0;
263
264         /* Can we expand? */
265         if (nr >= sysctl_nr_open)
266                 return -EMFILE;
267
268         /* All good, so we try */
269         return expand_fdtable(files, nr);
270 }
271
272 static int count_open_files(struct fdtable *fdt)
273 {
274         int size = fdt->max_fds;
275         int i;
276
277         /* Find the last open fd */
278         for (i = size/(8*sizeof(long)); i > 0; ) {
279                 if (fdt->open_fds->fds_bits[--i])
280                         break;
281         }
282         i = (i+1) * 8 * sizeof(long);
283         return i;
284 }
285
286 /*
287  * Allocate a new files structure and copy contents from the
288  * passed in files structure.
289  * errorp will be valid only when the returned files_struct is NULL.
290  */
291 struct files_struct *dup_fd(struct files_struct *oldf, int *errorp)
292 {
293         struct files_struct *newf;
294         struct file **old_fds, **new_fds;
295         int open_files, size, i;
296         struct fdtable *old_fdt, *new_fdt;
297
298         *errorp = -ENOMEM;
299         newf = kmem_cache_alloc(files_cachep, GFP_KERNEL);
300         if (!newf)
301                 goto out;
302
303         atomic_set(&newf->count, 1);
304
305         spin_lock_init(&newf->file_lock);
306         newf->next_fd = 0;
307         new_fdt = &newf->fdtab;
308         new_fdt->max_fds = NR_OPEN_DEFAULT;
309         new_fdt->close_on_exec = (fd_set *)&newf->close_on_exec_init;
310         new_fdt->open_fds = (fd_set *)&newf->open_fds_init;
311         new_fdt->fd = &newf->fd_array[0];
312         new_fdt->next = NULL;
313
314         spin_lock(&oldf->file_lock);
315         old_fdt = files_fdtable(oldf);
316         open_files = count_open_files(old_fdt);
317
318         /*
319          * Check whether we need to allocate a larger fd array and fd set.
320          */
321         while (unlikely(open_files > new_fdt->max_fds)) {
322                 spin_unlock(&oldf->file_lock);
323
324                 if (new_fdt != &newf->fdtab)
325                         __free_fdtable(new_fdt);
326
327                 new_fdt = alloc_fdtable(open_files - 1);
328                 if (!new_fdt) {
329                         *errorp = -ENOMEM;
330                         goto out_release;
331                 }
332
333                 /* beyond sysctl_nr_open; nothing to do */
334                 if (unlikely(new_fdt->max_fds < open_files)) {
335                         __free_fdtable(new_fdt);
336                         *errorp = -EMFILE;
337                         goto out_release;
338                 }
339
340                 /*
341                  * Reacquire the oldf lock and a pointer to its fd table
342                  * who knows it may have a new bigger fd table. We need
343                  * the latest pointer.
344                  */
345                 spin_lock(&oldf->file_lock);
346                 old_fdt = files_fdtable(oldf);
347                 open_files = count_open_files(old_fdt);
348         }
349
350         old_fds = old_fdt->fd;
351         new_fds = new_fdt->fd;
352
353         memcpy(new_fdt->open_fds->fds_bits,
354                 old_fdt->open_fds->fds_bits, open_files/8);
355         memcpy(new_fdt->close_on_exec->fds_bits,
356                 old_fdt->close_on_exec->fds_bits, open_files/8);
357
358         for (i = open_files; i != 0; i--) {
359                 struct file *f = *old_fds++;
360                 if (f) {
361                         get_file(f);
362                 } else {
363                         /*
364                          * The fd may be claimed in the fd bitmap but not yet
365                          * instantiated in the files array if a sibling thread
366                          * is partway through open().  So make sure that this
367                          * fd is available to the new process.
368                          */
369                         FD_CLR(open_files - i, new_fdt->open_fds);
370                 }
371                 rcu_assign_pointer(*new_fds++, f);
372         }
373         spin_unlock(&oldf->file_lock);
374
375         /* compute the remainder to be cleared */
376         size = (new_fdt->max_fds - open_files) * sizeof(struct file *);
377
378         /* This is long word aligned thus could use a optimized version */
379         memset(new_fds, 0, size);
380
381         if (new_fdt->max_fds > open_files) {
382                 int left = (new_fdt->max_fds-open_files)/8;
383                 int start = open_files / (8 * sizeof(unsigned long));
384
385                 memset(&new_fdt->open_fds->fds_bits[start], 0, left);
386                 memset(&new_fdt->close_on_exec->fds_bits[start], 0, left);
387         }
388
389         rcu_assign_pointer(newf->fdt, new_fdt);
390
391         return newf;
392
393 out_release:
394         kmem_cache_free(files_cachep, newf);
395 out:
396         return NULL;
397 }
398
399 static void __devinit fdtable_defer_list_init(int cpu)
400 {
401         struct fdtable_defer *fddef = &per_cpu(fdtable_defer_list, cpu);
402         spin_lock_init(&fddef->lock);
403         INIT_WORK(&fddef->wq, free_fdtable_work);
404         fddef->next = NULL;
405 }
406
407 void __init files_defer_init(void)
408 {
409         int i;
410         for_each_possible_cpu(i)
411                 fdtable_defer_list_init(i);
412         sysctl_nr_open_max = min((size_t)INT_MAX, ~(size_t)0/sizeof(void *)) &
413                              -BITS_PER_LONG;
414 }
415
416 struct files_struct init_files = {
417         .count          = ATOMIC_INIT(1),
418         .fdt            = &init_files.fdtab,
419         .fdtab          = {
420                 .max_fds        = NR_OPEN_DEFAULT,
421                 .fd             = &init_files.fd_array[0],
422                 .close_on_exec  = (fd_set *)&init_files.close_on_exec_init,
423                 .open_fds       = (fd_set *)&init_files.open_fds_init,
424         },
425         .file_lock      = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(init_task.file_lock),
426 };
427
428 /*
429  * allocate a file descriptor, mark it busy.
430  */
431 int alloc_fd(unsigned start, unsigned flags)
432 {
433         struct files_struct *files = current->files;
434         unsigned int fd;
435         int error;
436         struct fdtable *fdt;
437
438         spin_lock(&files->file_lock);
439 repeat:
440         fdt = files_fdtable(files);
441         fd = start;
442         if (fd < files->next_fd)
443                 fd = files->next_fd;
444
445         if (fd < fdt->max_fds)
446                 fd = find_next_zero_bit(fdt->open_fds->fds_bits,
447                                            fdt->max_fds, fd);
448
449         error = expand_files(files, fd);
450         if (error < 0)
451                 goto out;
452
453         /*
454          * If we needed to expand the fs array we
455          * might have blocked - try again.
456          */
457         if (error)
458                 goto repeat;
459
460         if (start <= files->next_fd)
461                 files->next_fd = fd + 1;
462
463         FD_SET(fd, fdt->open_fds);
464         if (flags & O_CLOEXEC)
465                 FD_SET(fd, fdt->close_on_exec);
466         else
467                 FD_CLR(fd, fdt->close_on_exec);
468         error = fd;
469 #if 1
470         /* Sanity check */
471         if (rcu_dereference_raw(fdt->fd[fd]) != NULL) {
472                 printk(KERN_WARNING "alloc_fd: slot %d not NULL!\n", fd);
473                 rcu_assign_pointer(fdt->fd[fd], NULL);
474         }
475 #endif
476
477 out:
478         spin_unlock(&files->file_lock);
479         return error;
480 }
481
482 int get_unused_fd(void)
483 {
484         return alloc_fd(0, 0);
485 }
486 EXPORT_SYMBOL(get_unused_fd);