[PATCH] namespaces: fix task exit disaster
[linux-2.6.git] / 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
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 pid_namespace *pid_ns,
47                 struct pidmap *map, int off)
48 {
49         return (map - pid_ns->pidmap)*BITS_PER_PAGE + off;
50 }
51
52 #define find_next_offset(map, off)                                      \
53                 find_next_zero_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, off)
54
55 /*
56  * PID-map pages start out as NULL, they get allocated upon
57  * first use and are never deallocated. This way a low pid_max
58  * value does not cause lots of bitmaps to be allocated, but
59  * the scheme scales to up to 4 million PIDs, runtime.
60  */
61 struct pid_namespace init_pid_ns = {
62         .kref = {
63                 .refcount       = ATOMIC_INIT(2),
64         },
65         .pidmap = {
66                 [ 0 ... PIDMAP_ENTRIES-1] = { ATOMIC_INIT(BITS_PER_PAGE), NULL }
67         },
68         .last_pid = 0,
69         .child_reaper = &init_task
70 };
71
72 /*
73  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
74  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
75  *
76  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
77  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
78  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
79  * read_lock(&tasklist_lock);
80  *
81  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
82  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
83  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
84  */
85
86 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
87
88 static fastcall void free_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int pid)
89 {
90         struct pidmap *map = pid_ns->pidmap + pid / BITS_PER_PAGE;
91         int offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
92
93         clear_bit(offset, map->page);
94         atomic_inc(&map->nr_free);
95 }
96
97 static int alloc_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns)
98 {
99         int i, offset, max_scan, pid, last = pid_ns->last_pid;
100         struct pidmap *map;
101
102         pid = last + 1;
103         if (pid >= pid_max)
104                 pid = RESERVED_PIDS;
105         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
106         map = &pid_ns->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
107         max_scan = (pid_max + BITS_PER_PAGE - 1)/BITS_PER_PAGE - !offset;
108         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
109                 if (unlikely(!map->page)) {
110                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
111                         /*
112                          * Free the page if someone raced with us
113                          * installing it:
114                          */
115                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
116                         if (map->page)
117                                 kfree(page);
118                         else
119                                 map->page = page;
120                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
121                         if (unlikely(!map->page))
122                                 break;
123                 }
124                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
125                         do {
126                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
127                                         atomic_dec(&map->nr_free);
128                                         pid_ns->last_pid = pid;
129                                         return pid;
130                                 }
131                                 offset = find_next_offset(map, offset);
132                                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
133                         /*
134                          * find_next_offset() found a bit, the pid from it
135                          * is in-bounds, and if we fell back to the last
136                          * bitmap block and the final block was the same
137                          * as the starting point, pid is before last_pid.
138                          */
139                         } while (offset < BITS_PER_PAGE && pid < pid_max &&
140                                         (i != max_scan || pid < last ||
141                                             !((last+1) & BITS_PER_PAGE_MASK)));
142                 }
143                 if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
144                         ++map;
145                         offset = 0;
146                 } else {
147                         map = &pid_ns->pidmap[0];
148                         offset = RESERVED_PIDS;
149                         if (unlikely(last == offset))
150                                 break;
151                 }
152                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
153         }
154         return -1;
155 }
156
157 static int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, int last)
158 {
159         int offset;
160         struct pidmap *map, *end;
161
162         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
163         map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
164         end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
165         for (; map < end; map++, offset = 0) {
166                 if (unlikely(!map->page))
167                         continue;
168                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
169                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
170                         return mk_pid(pid_ns, map, offset);
171         }
172         return -1;
173 }
174
175 fastcall void put_pid(struct pid *pid)
176 {
177         if (!pid)
178                 return;
179         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
180              atomic_dec_and_test(&pid->count))
181                 kmem_cache_free(pid_cachep, pid);
182 }
183 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
184
185 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
186 {
187         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
188         put_pid(pid);
189 }
190
191 fastcall void free_pid(struct pid *pid)
192 {
193         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
194         unsigned long flags;
195
196         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
197         hlist_del_rcu(&pid->pid_chain);
198         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
199
200         free_pidmap(&init_pid_ns, pid->nr);
201         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
202 }
203
204 struct pid *alloc_pid(void)
205 {
206         struct pid *pid;
207         enum pid_type type;
208         int nr = -1;
209
210         pid = kmem_cache_alloc(pid_cachep, GFP_KERNEL);
211         if (!pid)
212                 goto out;
213
214         nr = alloc_pidmap(current->nsproxy->pid_ns);
215         if (nr < 0)
216                 goto out_free;
217
218         atomic_set(&pid->count, 1);
219         pid->nr = nr;
220         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
221                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
222
223         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
224         hlist_add_head_rcu(&pid->pid_chain, &pid_hash[pid_hashfn(pid->nr)]);
225         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
226
227 out:
228         return pid;
229
230 out_free:
231         kmem_cache_free(pid_cachep, pid);
232         pid = NULL;
233         goto out;
234 }
235
236 struct pid * fastcall find_pid(int nr)
237 {
238         struct hlist_node *elem;
239         struct pid *pid;
240
241         hlist_for_each_entry_rcu(pid, elem,
242                         &pid_hash[pid_hashfn(nr)], pid_chain) {
243                 if (pid->nr == nr)
244                         return pid;
245         }
246         return NULL;
247 }
248 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid);
249
250 int fastcall attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type, int nr)
251 {
252         struct pid_link *link;
253         struct pid *pid;
254
255         link = &task->pids[type];
256         link->pid = pid = find_pid(nr);
257         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
258
259         return 0;
260 }
261
262 void fastcall detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
263 {
264         struct pid_link *link;
265         struct pid *pid;
266         int tmp;
267
268         link = &task->pids[type];
269         pid = link->pid;
270
271         hlist_del_rcu(&link->node);
272         link->pid = NULL;
273
274         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
275                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
276                         return;
277
278         free_pid(pid);
279 }
280
281 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
282 void fastcall transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
283                            enum pid_type type)
284 {
285         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
286         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
287         old->pids[type].pid = NULL;
288 }
289
290 struct task_struct * fastcall pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
291 {
292         struct task_struct *result = NULL;
293         if (pid) {
294                 struct hlist_node *first;
295                 first = rcu_dereference(pid->tasks[type].first);
296                 if (first)
297                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
298         }
299         return result;
300 }
301
302 /*
303  * Must be called under rcu_read_lock() or with tasklist_lock read-held.
304  */
305 struct task_struct *find_task_by_pid_type(int type, int nr)
306 {
307         return pid_task(find_pid(nr), type);
308 }
309
310 EXPORT_SYMBOL(find_task_by_pid_type);
311
312 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
313 {
314         struct pid *pid;
315         rcu_read_lock();
316         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
317         rcu_read_unlock();
318         return pid;
319 }
320
321 struct task_struct *fastcall get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
322 {
323         struct task_struct *result;
324         rcu_read_lock();
325         result = pid_task(pid, type);
326         if (result)
327                 get_task_struct(result);
328         rcu_read_unlock();
329         return result;
330 }
331
332 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
333 {
334         struct pid *pid;
335
336         rcu_read_lock();
337         pid = get_pid(find_pid(nr));
338         rcu_read_unlock();
339
340         return pid;
341 }
342
343 /*
344  * Used by proc to find the first pid that is greater then or equal to nr.
345  *
346  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid.
347  */
348 struct pid *find_ge_pid(int nr)
349 {
350         struct pid *pid;
351
352         do {
353                 pid = find_pid(nr);
354                 if (pid)
355                         break;
356                 nr = next_pidmap(current->nsproxy->pid_ns, nr);
357         } while (nr > 0);
358
359         return pid;
360 }
361 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
362
363 int copy_pid_ns(int flags, struct task_struct *tsk)
364 {
365         struct pid_namespace *old_ns = tsk->nsproxy->pid_ns;
366         int err = 0;
367
368         if (!old_ns)
369                 return 0;
370
371         get_pid_ns(old_ns);
372         return err;
373 }
374
375 void free_pid_ns(struct kref *kref)
376 {
377         struct pid_namespace *ns;
378
379         ns = container_of(kref, struct pid_namespace, kref);
380         kfree(ns);
381 }
382
383 /*
384  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
385  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
386  * more.
387  */
388 void __init pidhash_init(void)
389 {
390         int i, pidhash_size;
391         unsigned long megabytes = nr_kernel_pages >> (20 - PAGE_SHIFT);
392
393         pidhash_shift = max(4, fls(megabytes * 4));
394         pidhash_shift = min(12, pidhash_shift);
395         pidhash_size = 1 << pidhash_shift;
396
397         printk("PID hash table entries: %d (order: %d, %Zd bytes)\n",
398                 pidhash_size, pidhash_shift,
399                 pidhash_size * sizeof(struct hlist_head));
400
401         pid_hash = alloc_bootmem(pidhash_size * sizeof(*(pid_hash)));
402         if (!pid_hash)
403                 panic("Could not alloc pidhash!\n");
404         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
405                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
406 }
407
408 void __init pidmap_init(void)
409 {
410         init_pid_ns.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
411         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
412         set_bit(0, init_pid_ns.pidmap[0].page);
413         atomic_dec(&init_pid_ns.pidmap[0].nr_free);
414
415         pid_cachep = kmem_cache_create("pid", sizeof(struct pid),
416                                         __alignof__(struct pid),
417                                         SLAB_PANIC, NULL, NULL);
418 }