net/unix/garbage.c

   1 /*
   2  * NET3:        Garbage Collector For AF_UNIX sockets
   3  *
   4  * Garbage Collector:
   5  *      Copyright (C) Barak A. Pearlmutter.
   6  *      Released under the GPL version 2 or later.
   7  *
   8  * Chopped about by Alan Cox 22/3/96 to make it fit the AF_UNIX socket problem.
   9  * If it doesn't work blame me, it worked when Barak sent it.
  10  *
  11  * Assumptions:
  12  *
  13  *  - object w/ a bit
  14  *  - free list
  15  *
  16  * Current optimizations:
  17  *
  18  *  - explicit stack instead of recursion
  19  *  - tail recurse on first born instead of immediate push/pop
  20  *  - we gather the stuff that should not be killed into tree
  21  *    and stack is just a path from root to the current pointer.
  22  *
  23  *  Future optimizations:
  24  *
  25  *  - don't just push entire root set; process in place
  26  *
  27  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
  28  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
  29  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  30  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  31  *
  32  *  Fixes:
  33  *      Alan Cox        07 Sept 1997    Vmalloc internal stack as needed.
  34  *                                      Cope with changing max_files.
  35  *      Al Viro         11 Oct 1998
  36  *              Graph may have cycles. That is, we can send the descriptor
  37  *              of foo to bar and vice versa. Current code chokes on that.
  38  *              Fix: move SCM_RIGHTS ones into the separate list and then
  39  *              skb_free() them all instead of doing explicit fput's.
  40  *              Another problem: since fput() may block somebody may
  41  *              create a new unix_socket when we are in the middle of sweep
  42  *              phase. Fix: revert the logic wrt MARKED. Mark everything
  43  *              upon the beginning and unmark non-junk ones.
  44  *
  45  *              [12 Oct 1998] AAARGH! New code purges all SCM_RIGHTS
  46  *              sent to connect()'ed but still not accept()'ed sockets.
  47  *              Fixed. Old code had slightly different problem here:
  48  *              extra fput() in situation when we passed the descriptor via
  49  *              such socket and closed it (descriptor). That would happen on
  50  *              each unix_gc() until the accept(). Since the struct file in
  51  *              question would go to the free list and might be reused...
  52  *              That might be the reason of random oopses on filp_close()
  53  *              in unrelated processes.
  54  *
  55  *      AV              28 Feb 1999
  56  *              Kill the explicit allocation of stack. Now we keep the tree
  57  *              with root in dummy + pointer (gc_current) to one of the nodes.
  58  *              Stack is represented as path from gc_current to dummy. Unmark
  59  *              now means "add to tree". Push == "make it a son of gc_current".
  60  *              Pop == "move gc_current to parent". We keep only pointers to
  61  *              parents (->gc_tree).
  62  *      AV              1 Mar 1999
  63  *              Damn. Added missing check for ->dead in listen queues scanning.
  64  *
  65  *      Miklos Szeredi 25 Jun 2007
  66  *              Reimplement with a cycle collecting algorithm. This should
  67  *              solve several problems with the previous code, like being racy
  68  *              wrt receive and holding up unrelated socket operations.
  69  */
  70
  71 #include <linux/kernel.h>
  72 #include <linux/string.h>
  73 #include <linux/socket.h>
  74 #include <linux/un.h>
  75 #include <linux/net.h>
  76 #include <linux/fs.h>
  77 #include <linux/slab.h>
  78 #include <linux/skbuff.h>
  79 #include <linux/netdevice.h>
  80 #include <linux/file.h>
  81 #include <linux/proc_fs.h>
  82 #include <linux/mutex.h>
  83
  84 #include <net/sock.h>
  85 #include <net/af_unix.h>
  86 #include <net/scm.h>
  87 #include <net/tcp_states.h>
  88
  89 /* Internal data structures and random procedures: */
  90
  91 static LIST_HEAD(gc_inflight_list);
  92 static LIST_HEAD(gc_candidates);
  93 static DEFINE_SPINLOCK(unix_gc_lock);
  94
  95 unsigned int unix_tot_inflight;
  96
  97
  98 static struct sock *unix_get_socket(struct file *filp)
  99 {
 100         struct sock *u_sock = NULL;
 101         struct inode *inode = filp->f_path.dentry->d_inode;
 102
 103         /*
 104          *      Socket ?
 105          */
 106         if (S_ISSOCK(inode->i_mode)) {
 107                 struct socket * sock = SOCKET_I(inode);
 108                 struct sock * s = sock->sk;
 109
 110                 /*
 111                  *      PF_UNIX ?
 112                  */
 113                 if (s && sock->ops && sock->ops->family == PF_UNIX)
 114                         u_sock = s;
 115         }
 116         return u_sock;
 117 }
 118
 119 /*
 120  *      Keep the number of times in flight count for the file
 121  *      descriptor if it is for an AF_UNIX socket.
 122  */
 123
 124 void unix_inflight(struct file *fp)
 125 {
 126         struct sock *s = unix_get_socket(fp);
 127         if(s) {
 128                 struct unix_sock *u = unix_sk(s);
 129                 spin_lock(&unix_gc_lock);
 130                 if (atomic_long_inc_return(&u->inflight) == 1) {
 131                         BUG_ON(!list_empty(&u->link));
 132                         list_add_tail(&u->link, &gc_inflight_list);
 133                 } else {
 134                         BUG_ON(list_empty(&u->link));
 135                 }
 136                 unix_tot_inflight++;
 137                 spin_unlock(&unix_gc_lock);
 138         }
 139 }
 140
 141 void unix_notinflight(struct file *fp)
 142 {
 143         struct sock *s = unix_get_socket(fp);
 144         if(s) {
 145                 struct unix_sock *u = unix_sk(s);
 146                 spin_lock(&unix_gc_lock);
 147                 BUG_ON(list_empty(&u->link));
 148                 if (atomic_long_dec_and_test(&u->inflight))
 149                         list_del_init(&u->link);
 150                 unix_tot_inflight--;
 151                 spin_unlock(&unix_gc_lock);
 152         }
 153 }
 154
 155 static inline struct sk_buff *sock_queue_head(struct sock *sk)
 156 {
 157         return (struct sk_buff *) &sk->sk_receive_queue;
 158 }
 159
 160 #define receive_queue_for_each_skb(sk, next, skb) \
 161         for (skb = sock_queue_head(sk)->next, next = skb->next; \
 162              skb != sock_queue_head(sk); skb = next, next = skb->next)
 163
 164 static void scan_inflight(struct sock *x, void (*func)(struct unix_sock *),
 165                           struct sk_buff_head *hitlist)
 166 {
 167         struct sk_buff *skb;
 168         struct sk_buff *next;
 169
 170         spin_lock(&x->sk_receive_queue.lock);
 171         receive_queue_for_each_skb(x, next, skb) {
 172                 /*
 173                  *      Do we have file descriptors ?
 174                  */
 175                 if (UNIXCB(skb).fp) {
 176                         bool hit = false;
 177                         /*
 178                          *      Process the descriptors of this socket
 179                          */
 180                         int nfd = UNIXCB(skb).fp->count;
 181                         struct file **fp = UNIXCB(skb).fp->fp;
 182                         while (nfd--) {
 183                                 /*
 184                                  *      Get the socket the fd matches
 185                                  *      if it indeed does so
 186                                  */
 187                                 struct sock *sk = unix_get_socket(*fp++);
 188                                 if (sk) {
 189                                         struct unix_sock *u = unix_sk(sk);
 190
 191                                         /*
 192                                          * Ignore non-candidates, they could
 193                                          * have been added to the queues after
 194                                          * starting the garbage collection
 195                                          */
 196                                         if (u->gc_candidate) {
 197                                                 hit = true;
 198                                                 func(u);
 199                                         }
 200                                 }
 201                         }
 202                         if (hit && hitlist != NULL) {
 203                                 __skb_unlink(skb, &x->sk_receive_queue);
 204                                 __skb_queue_tail(hitlist, skb);
 205                         }
 206                 }
 207         }
 208         spin_unlock(&x->sk_receive_queue.lock);
 209 }
 210
 211 static void scan_children(struct sock *x, void (*func)(struct unix_sock *),
 212                           struct sk_buff_head *hitlist)
 213 {
 214         if (x->sk_state != TCP_LISTEN)
 215                 scan_inflight(x, func, hitlist);
 216         else {
 217                 struct sk_buff *skb;
 218                 struct sk_buff *next;
 219                 struct unix_sock *u;
 220                 LIST_HEAD(embryos);
 221
 222                 /*
 223                  * For a listening socket collect the queued embryos
 224                  * and perform a scan on them as well.
 225                  */
 226                 spin_lock(&x->sk_receive_queue.lock);
 227                 receive_queue_for_each_skb(x, next, skb) {
 228                         u = unix_sk(skb->sk);
 229
 230                         /*
 231                          * An embryo cannot be in-flight, so it's safe
 232                          * to use the list link.
 233                          */
 234                         BUG_ON(!list_empty(&u->link));
 235                         list_add_tail(&u->link, &embryos);
 236                 }
 237                 spin_unlock(&x->sk_receive_queue.lock);
 238
 239                 while (!list_empty(&embryos)) {
 240                         u = list_entry(embryos.next, struct unix_sock, link);
 241                         scan_inflight(&u->sk, func, hitlist);
 242                         list_del_init(&u->link);
 243                 }
 244         }
 245 }
 246
 247 static void dec_inflight(struct unix_sock *usk)
 248 {
 249         atomic_long_dec(&usk->inflight);
 250 }
 251
 252 static void inc_inflight(struct unix_sock *usk)
 253 {
 254         atomic_long_inc(&usk->inflight);
 255 }
 256
 257 static void inc_inflight_move_tail(struct unix_sock *u)
 258 {
 259         atomic_long_inc(&u->inflight);
 260         /*
 261          * If this still might be part of a cycle, move it to the end
 262          * of the list, so that it's checked even if it was already
 263          * passed over
 264          */
 265         if (u->gc_maybe_cycle)
 266                 list_move_tail(&u->link, &gc_candidates);
 267 }
 268
 269 /* The external entry point: unix_gc() */
 270
 271 void unix_gc(void)
 272 {
 273         static bool gc_in_progress = false;
 274
 275         struct unix_sock *u;
 276         struct unix_sock *next;
 277         struct sk_buff_head hitlist;
 278         struct list_head cursor;
 279         LIST_HEAD(not_cycle_list);
 280
 281         spin_lock(&unix_gc_lock);
 282
 283         /* Avoid a recursive GC. */
 284         if (gc_in_progress)
 285                 goto out;
 286
 287         gc_in_progress = true;
 288         /*
 289          * First, select candidates for garbage collection.  Only
 290          * in-flight sockets are considered, and from those only ones
 291          * which don't have any external reference.
 292          *
 293          * Holding unix_gc_lock will protect these candidates from
 294          * being detached, and hence from gaining an external
 295          * reference.  Since there are no possible receivers, all
 296          * buffers currently on the candidates' queues stay there
 297          * during the garbage collection.
 298          *
 299          * We also know that no new candidate can be added onto the
 300          * receive queues.  Other, non candidate sockets _can_ be
 301          * added to queue, so we must make sure only to touch
 302          * candidates.
 303          */
 304         list_for_each_entry_safe(u, next, &gc_inflight_list, link) {
 305                 long total_refs;
 306                 long inflight_refs;
 307
 308                 total_refs = file_count(u->sk.sk_socket->file);
 309                 inflight_refs = atomic_long_read(&u->inflight);
 310
 311                 BUG_ON(inflight_refs < 1);
 312                 BUG_ON(total_refs < inflight_refs);
 313                 if (total_refs == inflight_refs) {
 314                         list_move_tail(&u->link, &gc_candidates);
 315                         u->gc_candidate = 1;
 316                         u->gc_maybe_cycle = 1;
 317                 }
 318         }
 319
 320         /*
 321          * Now remove all internal in-flight reference to children of
 322          * the candidates.
 323          */
 324         list_for_each_entry(u, &gc_candidates, link)
 325                 scan_children(&u->sk, dec_inflight, NULL);
 326
 327         /*
 328          * Restore the references for children of all candidates,
 329          * which have remaining references.  Do this recursively, so
 330          * only those remain, which form cyclic references.
 331          *
 332          * Use a "cursor" link, to make the list traversal safe, even
 333          * though elements might be moved about.
 334          */
 335         list_add(&cursor, &gc_candidates);
 336         while (cursor.next != &gc_candidates) {
 337                 u = list_entry(cursor.next, struct unix_sock, link);
 338
 339                 /* Move cursor to after the current position. */
 340                 list_move(&cursor, &u->link);
 341
 342                 if (atomic_long_read(&u->inflight) > 0) {
 343                         list_move_tail(&u->link, &not_cycle_list);
 344                         u->gc_maybe_cycle = 0;
 345                         scan_children(&u->sk, inc_inflight_move_tail, NULL);
 346                 }
 347         }
 348         list_del(&cursor);
 349
 350         /*
 351          * not_cycle_list contains those sockets which do not make up a
 352          * cycle.  Restore these to the inflight list.
 353          */
 354         while (!list_empty(&not_cycle_list)) {
 355                 u = list_entry(not_cycle_list.next, struct unix_sock, link);
 356                 u->gc_candidate = 0;
 357                 list_move_tail(&u->link, &gc_inflight_list);
 358         }
 359
 360         /*
 361          * Now gc_candidates contains only garbage.  Restore original
 362          * inflight counters for these as well, and remove the skbuffs
 363          * which are creating the cycle(s).
 364          */
 365         skb_queue_head_init(&hitlist);
 366         list_for_each_entry(u, &gc_candidates, link)
 367                 scan_children(&u->sk, inc_inflight, &hitlist);
 368
 369         spin_unlock(&unix_gc_lock);
 370
 371         /* Here we are. Hitlist is filled. Die. */
 372         __skb_queue_purge(&hitlist);
 373
 374         spin_lock(&unix_gc_lock);
 375
 376         /* All candidates should have been detached by now. */
 377         BUG_ON(!list_empty(&gc_candidates));
 378         gc_in_progress = false;
 379
 380  out:
 381         spin_unlock(&unix_gc_lock);
 382 }