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         f->f_cred = get_cred(cred);
 129         if (security_file_alloc(f))
 130                 goto fail_sec;
 131
 132         INIT_LIST_HEAD(&f->f_u.fu_list);
 133         atomic_long_set(&f->f_count, 1);
 134         rwlock_init(&f->f_owner.lock);
 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                 /* File object ref couldn't be taken */
 280                 if (file->f_mode & FMODE_PATH ||
 281                     !atomic_long_inc_not_zero(&file->f_count))
 282                         file = NULL;
 283         }
 284         rcu_read_unlock();
 285
 286         return file;
 287 }
 288
 289 EXPORT_SYMBOL(fget);
 290
 291 struct file *fget_raw(unsigned int fd)
 292 {
 293         struct file *file;
 294         struct files_struct *files = current->files;
 295
 296         rcu_read_lock();
 297         file = fcheck_files(files, fd);
 298         if (file) {
 299                 /* File object ref couldn't be taken */
 300                 if (!atomic_long_inc_not_zero(&file->f_count))
 301                         file = NULL;
 302         }
 303         rcu_read_unlock();
 304
 305         return file;
 306 }
 307
 308 EXPORT_SYMBOL(fget_raw);
 309
 310 /*
 311  * Lightweight file lookup - no refcnt increment if fd table isn't shared.
 312  *
 313  * You can use this instead of fget if you satisfy all of the following
 314  * conditions:
 315  * 1) You must call fput_light before exiting the syscall and returning control
 316  *    to userspace (i.e. you cannot remember the returned struct file * after
 317  *    returning to userspace).
 318  * 2) You must not call filp_close on the returned struct file * in between
 319  *    calls to fget_light and fput_light.
 320  * 3) You must not clone the current task in between the calls to fget_light
 321  *    and fput_light.
 322  *
 323  * The fput_needed flag returned by fget_light should be passed to the
 324  * corresponding fput_light.
 325  */
 326 struct file *fget_light(unsigned int fd, int *fput_needed)
 327 {
 328         struct file *file;
 329         struct files_struct *files = current->files;
 330
 331         *fput_needed = 0;
 332         if (atomic_read(&files->count) == 1) {
 333                 file = fcheck_files(files, fd);
 334                 if (file && (file->f_mode & FMODE_PATH))
 335                         file = NULL;
 336         } else {
 337                 rcu_read_lock();
 338                 file = fcheck_files(files, fd);
 339                 if (file) {
 340                         if (!(file->f_mode & FMODE_PATH) &&
 341                             atomic_long_inc_not_zero(&file->f_count))
 342                                 *fput_needed = 1;
 343                         else
 344                                 /* Didn't get the reference, someone's freed */
 345                                 file = NULL;
 346                 }
 347                 rcu_read_unlock();
 348         }
 349
 350         return file;
 351 }
 352
 353 struct file *fget_raw_light(unsigned int fd, int *fput_needed)
 354 {
 355         struct file *file;
 356         struct files_struct *files = current->files;
 357
 358         *fput_needed = 0;
 359         if (atomic_read(&files->count) == 1) {
 360                 file = fcheck_files(files, fd);
 361         } else {
 362                 rcu_read_lock();
 363                 file = fcheck_files(files, fd);
 364                 if (file) {
 365                         if (atomic_long_inc_not_zero(&file->f_count))
 366                                 *fput_needed = 1;
 367                         else
 368                                 /* Didn't get the reference, someone's freed */
 369                                 file = NULL;
 370                 }
 371                 rcu_read_unlock();
 372         }
 373
 374         return file;
 375 }
 376
 377 void put_filp(struct file *file)
 378 {
 379         if (atomic_long_dec_and_test(&file->f_count)) {
 380                 security_file_free(file);
 381                 file_sb_list_del(file);
 382                 file_free(file);
 383         }
 384 }
 385
 386 static inline int file_list_cpu(struct file *file)
 387 {
 388 #ifdef CONFIG_SMP
 389         return file->f_sb_list_cpu;
 390 #else
 391         return smp_processor_id();
 392 #endif
 393 }
 394
 395 /* helper for file_sb_list_add to reduce ifdefs */
 396 static inline void __file_sb_list_add(struct file *file, struct super_block *sb)
 397 {
 398         struct list_head *list;
 399 #ifdef CONFIG_SMP
 400         int cpu;
 401         cpu = smp_processor_id();
 402         file->f_sb_list_cpu = cpu;
 403         list = per_cpu_ptr(sb->s_files, cpu);
 404 #else
 405         list = &sb->s_files;
 406 #endif
 407         list_add(&file->f_u.fu_list, list);
 408 }
 409
 410 /**
 411  * file_sb_list_add - add a file to the sb's file list
 412  * @file: file to add
 413  * @sb: sb to add it to
 414  *
 415  * Use this function to associate a file with the superblock of the inode it
 416  * refers to.
 417  */
 418 void file_sb_list_add(struct file *file, struct super_block *sb)
 419 {
 420         lg_local_lock(files_lglock);
 421         __file_sb_list_add(file, sb);
 422         lg_local_unlock(files_lglock);
 423 }
 424
 425 /**
 426  * file_sb_list_del - remove a file from the sb's file list
 427  * @file: file to remove
 428  * @sb: sb to remove it from
 429  *
 430  * Use this function to remove a file from its superblock.
 431  */
 432 void file_sb_list_del(struct file *file)
 433 {
 434         if (!list_empty(&file->f_u.fu_list)) {
 435                 lg_local_lock_cpu(files_lglock, file_list_cpu(file));
 436                 list_del_init(&file->f_u.fu_list);
 437                 lg_local_unlock_cpu(files_lglock, file_list_cpu(file));
 438         }
 439 }
 440
 441 #ifdef CONFIG_SMP
 442
 443 /*
 444  * These macros iterate all files on all CPUs for a given superblock.
 445  * files_lglock must be held globally.
 446  */
 447 #define do_file_list_for_each_entry(__sb, __file)               \
 448 {                                                               \
 449         int i;                                                  \
 450         for_each_possible_cpu(i) {                              \
 451                 struct list_head *list;                         \
 452                 list = per_cpu_ptr((__sb)->s_files, i);         \
 453                 list_for_each_entry((__file), list, f_u.fu_list)
 454
 455 #define while_file_list_for_each_entry                          \
 456         }                                                       \
 457 }
 458
 459 #else
 460
 461 #define do_file_list_for_each_entry(__sb, __file)               \
 462 {                                                               \
 463         struct list_head *list;                                 \
 464         list = &(sb)->s_files;                                  \
 465         list_for_each_entry((__file), list, f_u.fu_list)
 466
 467 #define while_file_list_for_each_entry                          \
 468 }
 469
 470 #endif
 471
 472 int fs_may_remount_ro(struct super_block *sb)
 473 {
 474         struct file *file;
 475         /* Check that no files are currently opened for writing. */
 476         lg_global_lock(files_lglock);
 477         do_file_list_for_each_entry(sb, file) {
 478                 struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
 479
 480                 /* File with pending delete? */
 481                 if (inode->i_nlink == 0)
 482                         goto too_bad;
 483
 484                 /* Writeable file? */
 485                 if (S_ISREG(inode->i_mode) && (file->f_mode & FMODE_WRITE))
 486                         goto too_bad;
 487         } while_file_list_for_each_entry;
 488         lg_global_unlock(files_lglock);
 489         return 1; /* Tis' cool bro. */
 490 too_bad:
 491         lg_global_unlock(files_lglock);
 492         return 0;
 493 }
 494
 495 /**
 496  *      mark_files_ro - mark all files read-only
 497  *      @sb: superblock in question
 498  *
 499  *      All files are marked read-only.  We don't care about pending
 500  *      delete files so this should be used in 'force' mode only.
 501  */
 502 void mark_files_ro(struct super_block *sb)
 503 {
 504         struct file *f;
 505
 506 retry:
 507         lg_global_lock(files_lglock);
 508         do_file_list_for_each_entry(sb, f) {
 509                 struct vfsmount *mnt;
 510                 if (!S_ISREG(f->f_path.dentry->d_inode->i_mode))
 511                        continue;
 512                 if (!file_count(f))
 513                         continue;
 514                 if (!(f->f_mode & FMODE_WRITE))
 515                         continue;
 516                 spin_lock(&f->f_lock);
 517                 f->f_mode &= ~FMODE_WRITE;
 518                 spin_unlock(&f->f_lock);
 519                 if (file_check_writeable(f) != 0)
 520                         continue;
 521                 file_release_write(f);
 522                 mnt = mntget(f->f_path.mnt);
 523                 /* This can sleep, so we can't hold the spinlock. */
 524                 lg_global_unlock(files_lglock);
 525                 mnt_drop_write(mnt);
 526                 mntput(mnt);
 527                 goto retry;
 528         } while_file_list_for_each_entry;
 529         lg_global_unlock(files_lglock);
 530 }
 531
 532 void __init files_init(unsigned long mempages)
 533 {
 534         unsigned long n;
 535
 536         filp_cachep = kmem_cache_create("filp", sizeof(struct file), 0,
 537                         SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
 538
 539         /*
 540          * One file with associated inode and dcache is very roughly 1K.
 541          * Per default don't use more than 10% of our memory for files.
 542          */
 543
 544         n = (mempages * (PAGE_SIZE / 1024)) / 10;
 545         files_stat.max_files = max_t(unsigned long, n, NR_FILE);
 546         files_defer_init();
 547         lg_lock_init(files_lglock);
 548         percpu_counter_init(&nr_files, 0);
 549 }