exit: pidns: alloc_pid() leaks pid_namespace if child_reaper is exiting
[linux-3.10.git] / kernel / pid.c
1 /*
2  * Generic pidhash and scalable, time-bounded PID allocator
3  *
4  * (C) 2002-2003 Nadia Yvette Chambers, IBM
5  * (C) 2004 Nadia Yvette Chambers, 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/export.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/proc_ns.h>
40 #include <linux/proc_fs.h>
41
42 #define pid_hashfn(nr, ns)      \
43         hash_long((unsigned long)nr + (unsigned long)ns, pidhash_shift)
44 static struct hlist_head *pid_hash;
45 static unsigned int pidhash_shift = 4;
46 struct pid init_struct_pid = INIT_STRUCT_PID;
47
48 int pid_max = PID_MAX_DEFAULT;
49
50 #define RESERVED_PIDS           300
51
52 int pid_max_min = RESERVED_PIDS + 1;
53 int pid_max_max = PID_MAX_LIMIT;
54
55 static inline int mk_pid(struct pid_namespace *pid_ns,
56                 struct pidmap *map, int off)
57 {
58         return (map - pid_ns->pidmap)*BITS_PER_PAGE + off;
59 }
60
61 #define find_next_offset(map, off)                                      \
62                 find_next_zero_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, off)
63
64 /*
65  * PID-map pages start out as NULL, they get allocated upon
66  * first use and are never deallocated. This way a low pid_max
67  * value does not cause lots of bitmaps to be allocated, but
68  * the scheme scales to up to 4 million PIDs, runtime.
69  */
70 struct pid_namespace init_pid_ns = {
71         .kref = {
72                 .refcount       = ATOMIC_INIT(2),
73         },
74         .pidmap = {
75                 [ 0 ... PIDMAP_ENTRIES-1] = { ATOMIC_INIT(BITS_PER_PAGE), NULL }
76         },
77         .last_pid = 0,
78         .level = 0,
79         .child_reaper = &init_task,
80         .user_ns = &init_user_ns,
81         .proc_inum = PROC_PID_INIT_INO,
82 };
83 EXPORT_SYMBOL_GPL(init_pid_ns);
84
85 /*
86  * Note: disable interrupts while the pidmap_lock is held as an
87  * interrupt might come in and do read_lock(&tasklist_lock).
88  *
89  * If we don't disable interrupts there is a nasty deadlock between
90  * detach_pid()->free_pid() and another cpu that does
91  * spin_lock(&pidmap_lock) followed by an interrupt routine that does
92  * read_lock(&tasklist_lock);
93  *
94  * After we clean up the tasklist_lock and know there are no
95  * irq handlers that take it we can leave the interrupts enabled.
96  * For now it is easier to be safe than to prove it can't happen.
97  */
98
99 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(pidmap_lock);
100
101 static void free_pidmap(struct upid *upid)
102 {
103         int nr = upid->nr;
104         struct pidmap *map = upid->ns->pidmap + nr / BITS_PER_PAGE;
105         int offset = nr & BITS_PER_PAGE_MASK;
106
107         clear_bit(offset, map->page);
108         atomic_inc(&map->nr_free);
109 }
110
111 /*
112  * If we started walking pids at 'base', is 'a' seen before 'b'?
113  */
114 static int pid_before(int base, int a, int b)
115 {
116         /*
117          * This is the same as saying
118          *
119          * (a - base + MAXUINT) % MAXUINT < (b - base + MAXUINT) % MAXUINT
120          * and that mapping orders 'a' and 'b' with respect to 'base'.
121          */
122         return (unsigned)(a - base) < (unsigned)(b - base);
123 }
124
125 /*
126  * We might be racing with someone else trying to set pid_ns->last_pid
127  * at the pid allocation time (there's also a sysctl for this, but racing
128  * with this one is OK, see comment in kernel/pid_namespace.c about it).
129  * We want the winner to have the "later" value, because if the
130  * "earlier" value prevails, then a pid may get reused immediately.
131  *
132  * Since pids rollover, it is not sufficient to just pick the bigger
133  * value.  We have to consider where we started counting from.
134  *
135  * 'base' is the value of pid_ns->last_pid that we observed when
136  * we started looking for a pid.
137  *
138  * 'pid' is the pid that we eventually found.
139  */
140 static void set_last_pid(struct pid_namespace *pid_ns, int base, int pid)
141 {
142         int prev;
143         int last_write = base;
144         do {
145                 prev = last_write;
146                 last_write = cmpxchg(&pid_ns->last_pid, prev, pid);
147         } while ((prev != last_write) && (pid_before(base, last_write, pid)));
148 }
149
150 static int alloc_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns)
151 {
152         int i, offset, max_scan, pid, last = pid_ns->last_pid;
153         struct pidmap *map;
154
155         pid = last + 1;
156         if (pid >= pid_max)
157                 pid = RESERVED_PIDS;
158         offset = pid & BITS_PER_PAGE_MASK;
159         map = &pid_ns->pidmap[pid/BITS_PER_PAGE];
160         /*
161          * If last_pid points into the middle of the map->page we
162          * want to scan this bitmap block twice, the second time
163          * we start with offset == 0 (or RESERVED_PIDS).
164          */
165         max_scan = DIV_ROUND_UP(pid_max, BITS_PER_PAGE) - !offset;
166         for (i = 0; i <= max_scan; ++i) {
167                 if (unlikely(!map->page)) {
168                         void *page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
169                         /*
170                          * Free the page if someone raced with us
171                          * installing it:
172                          */
173                         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
174                         if (!map->page) {
175                                 map->page = page;
176                                 page = NULL;
177                         }
178                         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
179                         kfree(page);
180                         if (unlikely(!map->page))
181                                 break;
182                 }
183                 if (likely(atomic_read(&map->nr_free))) {
184                         for ( ; ; ) {
185                                 if (!test_and_set_bit(offset, map->page)) {
186                                         atomic_dec(&map->nr_free);
187                                         set_last_pid(pid_ns, last, pid);
188                                         return pid;
189                                 }
190                                 offset = find_next_offset(map, offset);
191                                 if (offset >= BITS_PER_PAGE)
192                                         break;
193                                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
194                                 if (pid >= pid_max)
195                                         break;
196                         }
197                 }
198                 if (map < &pid_ns->pidmap[(pid_max-1)/BITS_PER_PAGE]) {
199                         ++map;
200                         offset = 0;
201                 } else {
202                         map = &pid_ns->pidmap[0];
203                         offset = RESERVED_PIDS;
204                         if (unlikely(last == offset))
205                                 break;
206                 }
207                 pid = mk_pid(pid_ns, map, offset);
208         }
209         return -1;
210 }
211
212 int next_pidmap(struct pid_namespace *pid_ns, unsigned int last)
213 {
214         int offset;
215         struct pidmap *map, *end;
216
217         if (last >= PID_MAX_LIMIT)
218                 return -1;
219
220         offset = (last + 1) & BITS_PER_PAGE_MASK;
221         map = &pid_ns->pidmap[(last + 1)/BITS_PER_PAGE];
222         end = &pid_ns->pidmap[PIDMAP_ENTRIES];
223         for (; map < end; map++, offset = 0) {
224                 if (unlikely(!map->page))
225                         continue;
226                 offset = find_next_bit((map)->page, BITS_PER_PAGE, offset);
227                 if (offset < BITS_PER_PAGE)
228                         return mk_pid(pid_ns, map, offset);
229         }
230         return -1;
231 }
232
233 void put_pid(struct pid *pid)
234 {
235         struct pid_namespace *ns;
236
237         if (!pid)
238                 return;
239
240         ns = pid->numbers[pid->level].ns;
241         if ((atomic_read(&pid->count) == 1) ||
242              atomic_dec_and_test(&pid->count)) {
243                 kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
244                 put_pid_ns(ns);
245         }
246 }
247 EXPORT_SYMBOL_GPL(put_pid);
248
249 static void delayed_put_pid(struct rcu_head *rhp)
250 {
251         struct pid *pid = container_of(rhp, struct pid, rcu);
252         put_pid(pid);
253 }
254
255 void free_pid(struct pid *pid)
256 {
257         /* We can be called with write_lock_irq(&tasklist_lock) held */
258         int i;
259         unsigned long flags;
260
261         spin_lock_irqsave(&pidmap_lock, flags);
262         for (i = 0; i <= pid->level; i++) {
263                 struct upid *upid = pid->numbers + i;
264                 struct pid_namespace *ns = upid->ns;
265                 hlist_del_rcu(&upid->pid_chain);
266                 switch(--ns->nr_hashed) {
267                 case 2:
268                 case 1:
269                         /* When all that is left in the pid namespace
270                          * is the reaper wake up the reaper.  The reaper
271                          * may be sleeping in zap_pid_ns_processes().
272                          */
273                         wake_up_process(ns->child_reaper);
274                         break;
275                 case 0:
276                         schedule_work(&ns->proc_work);
277                         break;
278                 }
279         }
280         spin_unlock_irqrestore(&pidmap_lock, flags);
281
282         for (i = 0; i <= pid->level; i++)
283                 free_pidmap(pid->numbers + i);
284
285         call_rcu(&pid->rcu, delayed_put_pid);
286 }
287
288 struct pid *alloc_pid(struct pid_namespace *ns)
289 {
290         struct pid *pid;
291         enum pid_type type;
292         int i, nr;
293         struct pid_namespace *tmp;
294         struct upid *upid;
295
296         pid = kmem_cache_alloc(ns->pid_cachep, GFP_KERNEL);
297         if (!pid)
298                 goto out;
299
300         tmp = ns;
301         pid->level = ns->level;
302         for (i = ns->level; i >= 0; i--) {
303                 nr = alloc_pidmap(tmp);
304                 if (nr < 0)
305                         goto out_free;
306
307                 pid->numbers[i].nr = nr;
308                 pid->numbers[i].ns = tmp;
309                 tmp = tmp->parent;
310         }
311
312         if (unlikely(is_child_reaper(pid))) {
313                 if (pid_ns_prepare_proc(ns))
314                         goto out_free;
315         }
316
317         get_pid_ns(ns);
318         atomic_set(&pid->count, 1);
319         for (type = 0; type < PIDTYPE_MAX; ++type)
320                 INIT_HLIST_HEAD(&pid->tasks[type]);
321
322         upid = pid->numbers + ns->level;
323         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
324         if (!(ns->nr_hashed & PIDNS_HASH_ADDING))
325                 goto out_unlock;
326         for ( ; upid >= pid->numbers; --upid) {
327                 hlist_add_head_rcu(&upid->pid_chain,
328                                 &pid_hash[pid_hashfn(upid->nr, upid->ns)]);
329                 upid->ns->nr_hashed++;
330         }
331         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
332
333 out:
334         return pid;
335
336 out_unlock:
337         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
338         put_pid_ns(ns);
339
340 out_free:
341         while (++i <= ns->level)
342                 free_pidmap(pid->numbers + i);
343
344         kmem_cache_free(ns->pid_cachep, pid);
345         pid = NULL;
346         goto out;
347 }
348
349 void disable_pid_allocation(struct pid_namespace *ns)
350 {
351         spin_lock_irq(&pidmap_lock);
352         ns->nr_hashed &= ~PIDNS_HASH_ADDING;
353         spin_unlock_irq(&pidmap_lock);
354 }
355
356 struct pid *find_pid_ns(int nr, struct pid_namespace *ns)
357 {
358         struct upid *pnr;
359
360         hlist_for_each_entry_rcu(pnr,
361                         &pid_hash[pid_hashfn(nr, ns)], pid_chain)
362                 if (pnr->nr == nr && pnr->ns == ns)
363                         return container_of(pnr, struct pid,
364                                         numbers[ns->level]);
365
366         return NULL;
367 }
368 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_pid_ns);
369
370 struct pid *find_vpid(int nr)
371 {
372         return find_pid_ns(nr, task_active_pid_ns(current));
373 }
374 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_vpid);
375
376 /*
377  * attach_pid() must be called with the tasklist_lock write-held.
378  */
379 void attach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
380                 struct pid *pid)
381 {
382         struct pid_link *link;
383
384         link = &task->pids[type];
385         link->pid = pid;
386         hlist_add_head_rcu(&link->node, &pid->tasks[type]);
387 }
388
389 static void __change_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
390                         struct pid *new)
391 {
392         struct pid_link *link;
393         struct pid *pid;
394         int tmp;
395
396         link = &task->pids[type];
397         pid = link->pid;
398
399         hlist_del_rcu(&link->node);
400         link->pid = new;
401
402         for (tmp = PIDTYPE_MAX; --tmp >= 0; )
403                 if (!hlist_empty(&pid->tasks[tmp]))
404                         return;
405
406         free_pid(pid);
407 }
408
409 void detach_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
410 {
411         __change_pid(task, type, NULL);
412 }
413
414 void change_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type,
415                 struct pid *pid)
416 {
417         __change_pid(task, type, pid);
418         attach_pid(task, type, pid);
419 }
420
421 /* transfer_pid is an optimization of attach_pid(new), detach_pid(old) */
422 void transfer_pid(struct task_struct *old, struct task_struct *new,
423                            enum pid_type type)
424 {
425         new->pids[type].pid = old->pids[type].pid;
426         hlist_replace_rcu(&old->pids[type].node, &new->pids[type].node);
427 }
428
429 struct task_struct *pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
430 {
431         struct task_struct *result = NULL;
432         if (pid) {
433                 struct hlist_node *first;
434                 first = rcu_dereference_check(hlist_first_rcu(&pid->tasks[type]),
435                                               lockdep_tasklist_lock_is_held());
436                 if (first)
437                         result = hlist_entry(first, struct task_struct, pids[(type)].node);
438         }
439         return result;
440 }
441 EXPORT_SYMBOL(pid_task);
442
443 /*
444  * Must be called under rcu_read_lock().
445  */
446 struct task_struct *find_task_by_pid_ns(pid_t nr, struct pid_namespace *ns)
447 {
448         rcu_lockdep_assert(rcu_read_lock_held(),
449                            "find_task_by_pid_ns() needs rcu_read_lock()"
450                            " protection");
451         return pid_task(find_pid_ns(nr, ns), PIDTYPE_PID);
452 }
453
454 struct task_struct *find_task_by_vpid(pid_t vnr)
455 {
456         return find_task_by_pid_ns(vnr, task_active_pid_ns(current));
457 }
458
459 struct pid *get_task_pid(struct task_struct *task, enum pid_type type)
460 {
461         struct pid *pid;
462         rcu_read_lock();
463         if (type != PIDTYPE_PID)
464                 task = task->group_leader;
465         pid = get_pid(task->pids[type].pid);
466         rcu_read_unlock();
467         return pid;
468 }
469 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_task_pid);
470
471 struct task_struct *get_pid_task(struct pid *pid, enum pid_type type)
472 {
473         struct task_struct *result;
474         rcu_read_lock();
475         result = pid_task(pid, type);
476         if (result)
477                 get_task_struct(result);
478         rcu_read_unlock();
479         return result;
480 }
481 EXPORT_SYMBOL_GPL(get_pid_task);
482
483 struct pid *find_get_pid(pid_t nr)
484 {
485         struct pid *pid;
486
487         rcu_read_lock();
488         pid = get_pid(find_vpid(nr));
489         rcu_read_unlock();
490
491         return pid;
492 }
493 EXPORT_SYMBOL_GPL(find_get_pid);
494
495 pid_t pid_nr_ns(struct pid *pid, struct pid_namespace *ns)
496 {
497         struct upid *upid;
498         pid_t nr = 0;
499
500         if (pid && ns->level <= pid->level) {
501                 upid = &pid->numbers[ns->level];
502                 if (upid->ns == ns)
503                         nr = upid->nr;
504         }
505         return nr;
506 }
507 EXPORT_SYMBOL_GPL(pid_nr_ns);
508
509 pid_t pid_vnr(struct pid *pid)
510 {
511         return pid_nr_ns(pid, task_active_pid_ns(current));
512 }
513 EXPORT_SYMBOL_GPL(pid_vnr);
514
515 pid_t __task_pid_nr_ns(struct task_struct *task, enum pid_type type,
516                         struct pid_namespace *ns)
517 {
518         pid_t nr = 0;
519
520         rcu_read_lock();
521         if (!ns)
522                 ns = task_active_pid_ns(current);
523         if (likely(pid_alive(task))) {
524                 if (type != PIDTYPE_PID)
525                         task = task->group_leader;
526                 nr = pid_nr_ns(task->pids[type].pid, ns);
527         }
528         rcu_read_unlock();
529
530         return nr;
531 }
532 EXPORT_SYMBOL(__task_pid_nr_ns);
533
534 pid_t task_tgid_nr_ns(struct task_struct *tsk, struct pid_namespace *ns)
535 {
536         return pid_nr_ns(task_tgid(tsk), ns);
537 }
538 EXPORT_SYMBOL(task_tgid_nr_ns);
539
540 struct pid_namespace *task_active_pid_ns(struct task_struct *tsk)
541 {
542         return ns_of_pid(task_pid(tsk));
543 }
544 EXPORT_SYMBOL_GPL(task_active_pid_ns);
545
546 /*
547  * Used by proc to find the first pid that is greater than or equal to nr.
548  *
549  * If there is a pid at nr this function is exactly the same as find_pid_ns.
550  */
551 struct pid *find_ge_pid(int nr, struct pid_namespace *ns)
552 {
553         struct pid *pid;
554
555         do {
556                 pid = find_pid_ns(nr, ns);
557                 if (pid)
558                         break;
559                 nr = next_pidmap(ns, nr);
560         } while (nr > 0);
561
562         return pid;
563 }
564
565 /*
566  * The pid hash table is scaled according to the amount of memory in the
567  * machine.  From a minimum of 16 slots up to 4096 slots at one gigabyte or
568  * more.
569  */
570 void __init pidhash_init(void)
571 {
572         unsigned int i, pidhash_size;
573
574         pid_hash = alloc_large_system_hash("PID", sizeof(*pid_hash), 0, 18,
575                                            HASH_EARLY | HASH_SMALL,
576                                            &pidhash_shift, NULL,
577                                            0, 4096);
578         pidhash_size = 1U << pidhash_shift;
579
580         for (i = 0; i < pidhash_size; i++)
581                 INIT_HLIST_HEAD(&pid_hash[i]);
582 }
583
584 void __init pidmap_init(void)
585 {
586         /* Veryify no one has done anything silly */
587         BUILD_BUG_ON(PID_MAX_LIMIT >= PIDNS_HASH_ADDING);
588
589         /* bump default and minimum pid_max based on number of cpus */
590         pid_max = min(pid_max_max, max_t(int, pid_max,
591                                 PIDS_PER_CPU_DEFAULT * num_possible_cpus()));
592         pid_max_min = max_t(int, pid_max_min,
593                                 PIDS_PER_CPU_MIN * num_possible_cpus());
594         pr_info("pid_max: default: %u minimum: %u\n", pid_max, pid_max_min);
595
596         init_pid_ns.pidmap[0].page = kzalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
597         /* Reserve PID 0. We never call free_pidmap(0) */
598         set_bit(0, init_pid_ns.pidmap[0].page);
599         atomic_dec(&init_pid_ns.pidmap[0].nr_free);
600         init_pid_ns.nr_hashed = PIDNS_HASH_ADDING;
601
602         init_pid_ns.pid_cachep = KMEM_CACHE(pid,
603                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC);
604 }