fs: allow for more than 2^31 files
[linux-3.10.git] / fs / file_table.c
1 /*
2  *  linux/fs/file_table.c
3  *
4  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
5  *  Copyright (C) 1997 David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu)
6  */
7
8 #include <linux/string.h>
9 #include <linux/slab.h>
10 #include <linux/file.h>
11 #include <linux/fdtable.h>
12 #include <linux/init.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/fs.h>
15 #include <linux/security.h>
16 #include <linux/eventpoll.h>
17 #include <linux/rcupdate.h>
18 #include <linux/mount.h>
19 #include <linux/capability.h>
20 #include <linux/cdev.h>
21 #include <linux/fsnotify.h>
22 #include <linux/sysctl.h>
23 #include <linux/lglock.h>
24 #include <linux/percpu_counter.h>
25 #include <linux/percpu.h>
26 #include <linux/ima.h>
27
28 #include <asm/atomic.h>
29
30 #include "internal.h"
31
32 /* sysctl tunables... */
33 struct files_stat_struct files_stat = {
34         .max_files = NR_FILE
35 };
36
37 DECLARE_LGLOCK(files_lglock);
38 DEFINE_LGLOCK(files_lglock);
39
40 /* SLAB cache for file structures */
41 static struct kmem_cache *filp_cachep __read_mostly;
42
43 static struct percpu_counter nr_files __cacheline_aligned_in_smp;
44
45 static inline void file_free_rcu(struct rcu_head *head)
46 {
47         struct file *f = container_of(head, struct file, f_u.fu_rcuhead);
48
49         put_cred(f->f_cred);
50         kmem_cache_free(filp_cachep, f);
51 }
52
53 static inline void file_free(struct file *f)
54 {
55         percpu_counter_dec(&nr_files);
56         file_check_state(f);
57         call_rcu(&f->f_u.fu_rcuhead, file_free_rcu);
58 }
59
60 /*
61  * Return the total number of open files in the system
62  */
63 static long get_nr_files(void)
64 {
65         return percpu_counter_read_positive(&nr_files);
66 }
67
68 /*
69  * Return the maximum number of open files in the system
70  */
71 unsigned long get_max_files(void)
72 {
73         return files_stat.max_files;
74 }
75 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_max_files);
76
77 /*
78  * Handle nr_files sysctl
79  */
80 #if defined(CONFIG_SYSCTL) && defined(CONFIG_PROC_FS)
81 int proc_nr_files(ctl_table *table, int write,
82                      void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
83 {
84         files_stat.nr_files = get_nr_files();
85         return proc_doulongvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
86 }
87 #else
88 int proc_nr_files(ctl_table *table, int write,
89                      void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
90 {
91         return -ENOSYS;
92 }
93 #endif
94
95 /* Find an unused file structure and return a pointer to it.
96  * Returns NULL, if there are no more free file structures or
97  * we run out of memory.
98  *
99  * Be very careful using this.  You are responsible for
100  * getting write access to any mount that you might assign
101  * to this filp, if it is opened for write.  If this is not
102  * done, you will imbalance int the mount's writer count
103  * and a warning at __fput() time.
104  */
105 struct file *get_empty_filp(void)
106 {
107         const struct cred *cred = current_cred();
108         static long old_max;
109         struct file * f;
110
111         /*
112          * Privileged users can go above max_files
113          */
114         if (get_nr_files() >= files_stat.max_files && !capable(CAP_SYS_ADMIN)) {
115                 /*
116                  * percpu_counters are inaccurate.  Do an expensive check before
117                  * we go and fail.
118                  */
119                 if (percpu_counter_sum_positive(&nr_files) >= files_stat.max_files)
120                         goto over;
121         }
122
123         f = kmem_cache_zalloc(filp_cachep, GFP_KERNEL);
124         if (f == NULL)
125                 goto fail;
126
127         percpu_counter_inc(&nr_files);
128         if (security_file_alloc(f))
129                 goto fail_sec;
130
131         INIT_LIST_HEAD(&f->f_u.fu_list);
132         atomic_long_set(&f->f_count, 1);
133         rwlock_init(&f->f_owner.lock);
134         f->f_cred = get_cred(cred);
135         spin_lock_init(&f->f_lock);
136         eventpoll_init_file(f);
137         /* f->f_version: 0 */
138         return f;
139
140 over:
141         /* Ran out of filps - report that */
142         if (get_nr_files() > old_max) {
143                 pr_info("VFS: file-max limit %lu reached\n", get_max_files());
144                 old_max = get_nr_files();
145         }
146         goto fail;
147
148 fail_sec:
149         file_free(f);
150 fail:
151         return NULL;
152 }
153
154 /**
155  * alloc_file - allocate and initialize a 'struct file'
156  * @mnt: the vfsmount on which the file will reside
157  * @dentry: the dentry representing the new file
158  * @mode: the mode with which the new file will be opened
159  * @fop: the 'struct file_operations' for the new file
160  *
161  * Use this instead of get_empty_filp() to get a new
162  * 'struct file'.  Do so because of the same initialization
163  * pitfalls reasons listed for init_file().  This is a
164  * preferred interface to using init_file().
165  *
166  * If all the callers of init_file() are eliminated, its
167  * code should be moved into this function.
168  */
169 struct file *alloc_file(struct path *path, fmode_t mode,
170                 const struct file_operations *fop)
171 {
172         struct file *file;
173
174         file = get_empty_filp();
175         if (!file)
176                 return NULL;
177
178         file->f_path = *path;
179         file->f_mapping = path->dentry->d_inode->i_mapping;
180         file->f_mode = mode;
181         file->f_op = fop;
182
183         /*
184          * These mounts don't really matter in practice
185          * for r/o bind mounts.  They aren't userspace-
186          * visible.  We do this for consistency, and so
187          * that we can do debugging checks at __fput()
188          */
189         if ((mode & FMODE_WRITE) && !special_file(path->dentry->d_inode->i_mode)) {
190                 file_take_write(file);
191                 WARN_ON(mnt_clone_write(path->mnt));
192         }
193         ima_counts_get(file);
194         return file;
195 }
196 EXPORT_SYMBOL(alloc_file);
197
198 /**
199  * drop_file_write_access - give up ability to write to a file
200  * @file: the file to which we will stop writing
201  *
202  * This is a central place which will give up the ability
203  * to write to @file, along with access to write through
204  * its vfsmount.
205  */
206 void drop_file_write_access(struct file *file)
207 {
208         struct vfsmount *mnt = file->f_path.mnt;
209         struct dentry *dentry = file->f_path.dentry;
210         struct inode *inode = dentry->d_inode;
211
212         put_write_access(inode);
213
214         if (special_file(inode->i_mode))
215                 return;
216         if (file_check_writeable(file) != 0)
217                 return;
218         mnt_drop_write(mnt);
219         file_release_write(file);
220 }
221 EXPORT_SYMBOL_GPL(drop_file_write_access);
222
223 /* the real guts of fput() - releasing the last reference to file
224  */
225 static void __fput(struct file *file)
226 {
227         struct dentry *dentry = file->f_path.dentry;
228         struct vfsmount *mnt = file->f_path.mnt;
229         struct inode *inode = dentry->d_inode;
230
231         might_sleep();
232
233         fsnotify_close(file);
234         /*
235          * The function eventpoll_release() should be the first called
236          * in the file cleanup chain.
237          */
238         eventpoll_release(file);
239         locks_remove_flock(file);
240
241         if (unlikely(file->f_flags & FASYNC)) {
242                 if (file->f_op && file->f_op->fasync)
243                         file->f_op->fasync(-1, file, 0);
244         }
245         if (file->f_op && file->f_op->release)
246                 file->f_op->release(inode, file);
247         security_file_free(file);
248         ima_file_free(file);
249         if (unlikely(S_ISCHR(inode->i_mode) && inode->i_cdev != NULL))
250                 cdev_put(inode->i_cdev);
251         fops_put(file->f_op);
252         put_pid(file->f_owner.pid);
253         file_sb_list_del(file);
254         if (file->f_mode & FMODE_WRITE)
255                 drop_file_write_access(file);
256         file->f_path.dentry = NULL;
257         file->f_path.mnt = NULL;
258         file_free(file);
259         dput(dentry);
260         mntput(mnt);
261 }
262
263 void fput(struct file *file)
264 {
265         if (atomic_long_dec_and_test(&file->f_count))
266                 __fput(file);
267 }
268
269 EXPORT_SYMBOL(fput);
270
271 struct file *fget(unsigned int fd)
272 {
273         struct file *file;
274         struct files_struct *files = current->files;
275
276         rcu_read_lock();
277         file = fcheck_files(files, fd);
278         if (file) {
279                 if (!atomic_long_inc_not_zero(&file->f_count)) {
280                         /* File object ref couldn't be taken */
281                         rcu_read_unlock();
282                         return NULL;
283                 }
284         }
285         rcu_read_unlock();
286
287         return file;
288 }
289
290 EXPORT_SYMBOL(fget);
291
292 /*
293  * Lightweight file lookup - no refcnt increment if fd table isn't shared.
294  *
295  * You can use this instead of fget if you satisfy all of the following
296  * conditions:
297  * 1) You must call fput_light before exiting the syscall and returning control
298  *    to userspace (i.e. you cannot remember the returned struct file * after
299  *    returning to userspace).
300  * 2) You must not call filp_close on the returned struct file * in between
301  *    calls to fget_light and fput_light.
302  * 3) You must not clone the current task in between the calls to fget_light
303  *    and fput_light.
304  *
305  * The fput_needed flag returned by fget_light should be passed to the
306  * corresponding fput_light.
307  */
308 struct file *fget_light(unsigned int fd, int *fput_needed)
309 {
310         struct file *file;
311         struct files_struct *files = current->files;
312
313         *fput_needed = 0;
314         if (likely((atomic_read(&files->count) == 1))) {
315                 file = fcheck_files(files, fd);
316         } else {
317                 rcu_read_lock();
318                 file = fcheck_files(files, fd);
319                 if (file) {
320                         if (atomic_long_inc_not_zero(&file->f_count))
321                                 *fput_needed = 1;
322                         else
323                                 /* Didn't get the reference, someone's freed */
324                                 file = NULL;
325                 }
326                 rcu_read_unlock();
327         }
328
329         return file;
330 }
331
332 void put_filp(struct file *file)
333 {
334         if (atomic_long_dec_and_test(&file->f_count)) {
335                 security_file_free(file);
336                 file_sb_list_del(file);
337                 file_free(file);
338         }
339 }
340
341 static inline int file_list_cpu(struct file *file)
342 {
343 #ifdef CONFIG_SMP
344         return file->f_sb_list_cpu;
345 #else
346         return smp_processor_id();
347 #endif
348 }
349
350 /* helper for file_sb_list_add to reduce ifdefs */
351 static inline void __file_sb_list_add(struct file *file, struct super_block *sb)
352 {
353         struct list_head *list;
354 #ifdef CONFIG_SMP
355         int cpu;
356         cpu = smp_processor_id();
357         file->f_sb_list_cpu = cpu;
358         list = per_cpu_ptr(sb->s_files, cpu);
359 #else
360         list = &sb->s_files;
361 #endif
362         list_add(&file->f_u.fu_list, list);
363 }
364
365 /**
366  * file_sb_list_add - add a file to the sb's file list
367  * @file: file to add
368  * @sb: sb to add it to
369  *
370  * Use this function to associate a file with the superblock of the inode it
371  * refers to.
372  */
373 void file_sb_list_add(struct file *file, struct super_block *sb)
374 {
375         lg_local_lock(files_lglock);
376         __file_sb_list_add(file, sb);
377         lg_local_unlock(files_lglock);
378 }
379
380 /**
381  * file_sb_list_del - remove a file from the sb's file list
382  * @file: file to remove
383  * @sb: sb to remove it from
384  *
385  * Use this function to remove a file from its superblock.
386  */
387 void file_sb_list_del(struct file *file)
388 {
389         if (!list_empty(&file->f_u.fu_list)) {
390                 lg_local_lock_cpu(files_lglock, file_list_cpu(file));
391                 list_del_init(&file->f_u.fu_list);
392                 lg_local_unlock_cpu(files_lglock, file_list_cpu(file));
393         }
394 }
395
396 #ifdef CONFIG_SMP
397
398 /*
399  * These macros iterate all files on all CPUs for a given superblock.
400  * files_lglock must be held globally.
401  */
402 #define do_file_list_for_each_entry(__sb, __file)               \
403 {                                                               \
404         int i;                                                  \
405         for_each_possible_cpu(i) {                              \
406                 struct list_head *list;                         \
407                 list = per_cpu_ptr((__sb)->s_files, i);         \
408                 list_for_each_entry((__file), list, f_u.fu_list)
409
410 #define while_file_list_for_each_entry                          \
411         }                                                       \
412 }
413
414 #else
415
416 #define do_file_list_for_each_entry(__sb, __file)               \
417 {                                                               \
418         struct list_head *list;                                 \
419         list = &(sb)->s_files;                                  \
420         list_for_each_entry((__file), list, f_u.fu_list)
421
422 #define while_file_list_for_each_entry                          \
423 }
424
425 #endif
426
427 int fs_may_remount_ro(struct super_block *sb)
428 {
429         struct file *file;
430         /* Check that no files are currently opened for writing. */
431         lg_global_lock(files_lglock);
432         do_file_list_for_each_entry(sb, file) {
433                 struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
434
435                 /* File with pending delete? */
436                 if (inode->i_nlink == 0)
437                         goto too_bad;
438
439                 /* Writeable file? */
440                 if (S_ISREG(inode->i_mode) && (file->f_mode & FMODE_WRITE))
441                         goto too_bad;
442         } while_file_list_for_each_entry;
443         lg_global_unlock(files_lglock);
444         return 1; /* Tis' cool bro. */
445 too_bad:
446         lg_global_unlock(files_lglock);
447         return 0;
448 }
449
450 /**
451  *      mark_files_ro - mark all files read-only
452  *      @sb: superblock in question
453  *
454  *      All files are marked read-only.  We don't care about pending
455  *      delete files so this should be used in 'force' mode only.
456  */
457 void mark_files_ro(struct super_block *sb)
458 {
459         struct file *f;
460
461 retry:
462         lg_global_lock(files_lglock);
463         do_file_list_for_each_entry(sb, f) {
464                 struct vfsmount *mnt;
465                 if (!S_ISREG(f->f_path.dentry->d_inode->i_mode))
466                        continue;
467                 if (!file_count(f))
468                         continue;
469                 if (!(f->f_mode & FMODE_WRITE))
470                         continue;
471                 spin_lock(&f->f_lock);
472                 f->f_mode &= ~FMODE_WRITE;
473                 spin_unlock(&f->f_lock);
474                 if (file_check_writeable(f) != 0)
475                         continue;
476                 file_release_write(f);
477                 mnt = mntget(f->f_path.mnt);
478                 /* This can sleep, so we can't hold the spinlock. */
479                 lg_global_unlock(files_lglock);
480                 mnt_drop_write(mnt);
481                 mntput(mnt);
482                 goto retry;
483         } while_file_list_for_each_entry;
484         lg_global_unlock(files_lglock);
485 }
486
487 void __init files_init(unsigned long mempages)
488
489         unsigned long n;
490
491         filp_cachep = kmem_cache_create("filp", sizeof(struct file), 0,
492                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
493
494         /*
495          * One file with associated inode and dcache is very roughly 1K.
496          * Per default don't use more than 10% of our memory for files. 
497          */ 
498
499         n = (mempages * (PAGE_SIZE / 1024)) / 10;
500         files_stat.max_files = max_t(unsigned long, n, NR_FILE);
501         files_defer_init();
502         lg_lock_init(files_lglock);
503         percpu_counter_init(&nr_files, 0);
504