include/linux/pipe_fs_i.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef _LINUX_PIPE_FS_I_H
   3 #define _LINUX_PIPE_FS_I_H
   4
   5 #define PIPE_DEF_BUFFERS        16
   6
   7 #define PIPE_BUF_FLAG_LRU       0x01    /* page is on the LRU */
   8 #define PIPE_BUF_FLAG_ATOMIC    0x02    /* was atomically mapped */
   9 #define PIPE_BUF_FLAG_GIFT      0x04    /* page is a gift */
  10 #define PIPE_BUF_FLAG_PACKET    0x08    /* read() as a packet */
  11 #define PIPE_BUF_FLAG_CAN_MERGE 0x10    /* can merge buffers */
  12 #define PIPE_BUF_FLAG_WHOLE     0x20    /* read() must return entire buffer or error */
  13 #ifdef CONFIG_WATCH_QUEUE
  14 #define PIPE_BUF_FLAG_LOSS      0x40    /* Message loss happened after this buffer */
  15 #endif
  16
  17 /**
  18  *      struct pipe_buffer - a linux kernel pipe buffer
  19  *      @page: the page containing the data for the pipe buffer
  20  *      @offset: offset of data inside the @page
  21  *      @len: length of data inside the @page
  22  *      @ops: operations associated with this buffer. See @pipe_buf_operations.
  23  *      @flags: pipe buffer flags. See above.
  24  *      @private: private data owned by the ops.
  25  **/
  26 struct pipe_buffer {
  27         struct page *page;
  28         unsigned int offset, len;
  29         const struct pipe_buf_operations *ops;
  30         unsigned int flags;
  31         unsigned long private;
  32 };
  33
  34 /**
  35  *      struct pipe_inode_info - a linux kernel pipe
  36  *      @mutex: mutex protecting the whole thing
  37  *      @rd_wait: reader wait point in case of empty pipe
  38  *      @wr_wait: writer wait point in case of full pipe
  39  *      @head: The point of buffer production
  40  *      @tail: The point of buffer consumption
  41  *      @note_loss: The next read() should insert a data-lost message
  42  *      @max_usage: The maximum number of slots that may be used in the ring
  43  *      @ring_size: total number of buffers (should be a power of 2)
  44  *      @nr_accounted: The amount this pipe accounts for in user->pipe_bufs
  45  *      @tmp_page: cached released page
  46  *      @readers: number of current readers of this pipe
  47  *      @writers: number of current writers of this pipe
  48  *      @files: number of struct file referring this pipe (protected by ->i_lock)
  49  *      @r_counter: reader counter
  50  *      @w_counter: writer counter
  51  *      @poll_usage: is this pipe used for epoll, which has crazy wakeups?
  52  *      @fasync_readers: reader side fasync
  53  *      @fasync_writers: writer side fasync
  54  *      @bufs: the circular array of pipe buffers
  55  *      @user: the user who created this pipe
  56  *      @watch_queue: If this pipe is a watch_queue, this is the stuff for that
  57  **/
  58 struct pipe_inode_info {
  59         struct mutex mutex;
  60         wait_queue_head_t rd_wait, wr_wait;
  61         unsigned int head;
  62         unsigned int tail;
  63         unsigned int max_usage;
  64         unsigned int ring_size;
  65 #ifdef CONFIG_WATCH_QUEUE
  66         bool note_loss;
  67 #endif
  68         unsigned int nr_accounted;
  69         unsigned int readers;
  70         unsigned int writers;
  71         unsigned int files;
  72         unsigned int r_counter;
  73         unsigned int w_counter;
  74         bool poll_usage;
  75         struct page *tmp_page;
  76         struct fasync_struct *fasync_readers;
  77         struct fasync_struct *fasync_writers;
  78         struct pipe_buffer *bufs;
  79         struct user_struct *user;
  80 #ifdef CONFIG_WATCH_QUEUE
  81         struct watch_queue *watch_queue;
  82 #endif
  83 };
  84
  85 /*
  86  * Note on the nesting of these functions:
  87  *
  88  * ->confirm()
  89  *      ->try_steal()
  90  *
  91  * That is, ->try_steal() must be called on a confirmed buffer.  See below for
  92  * the meaning of each operation.  Also see the kerneldoc in fs/pipe.c for the
  93  * pipe and generic variants of these hooks.
  94  */
  95 struct pipe_buf_operations {
  96         /*
  97          * ->confirm() verifies that the data in the pipe buffer is there
  98          * and that the contents are good. If the pages in the pipe belong
  99          * to a file system, we may need to wait for IO completion in this
 100          * hook. Returns 0 for good, or a negative error value in case of
 101          * error.  If not present all pages are considered good.
 102          */
 103         int (*confirm)(struct pipe_inode_info *, struct pipe_buffer *);
 104
 105         /*
 106          * When the contents of this pipe buffer has been completely
 107          * consumed by a reader, ->release() is called.
 108          */
 109         void (*release)(struct pipe_inode_info *, struct pipe_buffer *);
 110
 111         /*
 112          * Attempt to take ownership of the pipe buffer and its contents.
 113          * ->try_steal() returns %true for success, in which case the contents
 114          * of the pipe (the buf->page) is locked and now completely owned by the
 115          * caller. The page may then be transferred to a different mapping, the
 116          * most often used case is insertion into different file address space
 117          * cache.
 118          */
 119         bool (*try_steal)(struct pipe_inode_info *, struct pipe_buffer *);
 120
 121         /*
 122          * Get a reference to the pipe buffer.
 123          */
 124         bool (*get)(struct pipe_inode_info *, struct pipe_buffer *);
 125 };
 126
 127 /**
 128  * pipe_empty - Return true if the pipe is empty
 129  * @head: The pipe ring head pointer
 130  * @tail: The pipe ring tail pointer
 131  */
 132 static inline bool pipe_empty(unsigned int head, unsigned int tail)
 133 {
 134         return head == tail;
 135 }
 136
 137 /**
 138  * pipe_occupancy - Return number of slots used in the pipe
 139  * @head: The pipe ring head pointer
 140  * @tail: The pipe ring tail pointer
 141  */
 142 static inline unsigned int pipe_occupancy(unsigned int head, unsigned int tail)
 143 {
 144         return head - tail;
 145 }
 146
 147 /**
 148  * pipe_full - Return true if the pipe is full
 149  * @head: The pipe ring head pointer
 150  * @tail: The pipe ring tail pointer
 151  * @limit: The maximum amount of slots available.
 152  */
 153 static inline bool pipe_full(unsigned int head, unsigned int tail,
 154                              unsigned int limit)
 155 {
 156         return pipe_occupancy(head, tail) >= limit;
 157 }
 158
 159 /**
 160  * pipe_buf - Return the pipe buffer for the specified slot in the pipe ring
 161  * @pipe: The pipe to access
 162  * @slot: The slot of interest
 163  */
 164 static inline struct pipe_buffer *pipe_buf(const struct pipe_inode_info *pipe,
 165                                            unsigned int slot)
 166 {
 167         return &pipe->bufs[slot & (pipe->ring_size - 1)];
 168 }
 169
 170 /**
 171  * pipe_head_buf - Return the pipe buffer at the head of the pipe ring
 172  * @pipe: The pipe to access
 173  */
 174 static inline struct pipe_buffer *pipe_head_buf(const struct pipe_inode_info *pipe)
 175 {
 176         return pipe_buf(pipe, pipe->head);
 177 }
 178
 179 /**
 180  * pipe_buf_get - get a reference to a pipe_buffer
 181  * @pipe:       the pipe that the buffer belongs to
 182  * @buf:        the buffer to get a reference to
 183  *
 184  * Return: %true if the reference was successfully obtained.
 185  */
 186 static inline __must_check bool pipe_buf_get(struct pipe_inode_info *pipe,
 187                                 struct pipe_buffer *buf)
 188 {
 189         return buf->ops->get(pipe, buf);
 190 }
 191
 192 /**
 193  * pipe_buf_release - put a reference to a pipe_buffer
 194  * @pipe:       the pipe that the buffer belongs to
 195  * @buf:        the buffer to put a reference to
 196  */
 197 static inline void pipe_buf_release(struct pipe_inode_info *pipe,
 198                                     struct pipe_buffer *buf)
 199 {
 200         const struct pipe_buf_operations *ops = buf->ops;
 201
 202         buf->ops = NULL;
 203         ops->release(pipe, buf);
 204 }
 205
 206 /**
 207  * pipe_buf_confirm - verify contents of the pipe buffer
 208  * @pipe:       the pipe that the buffer belongs to
 209  * @buf:        the buffer to confirm
 210  */
 211 static inline int pipe_buf_confirm(struct pipe_inode_info *pipe,
 212                                    struct pipe_buffer *buf)
 213 {
 214         if (!buf->ops->confirm)
 215                 return 0;
 216         return buf->ops->confirm(pipe, buf);
 217 }
 218
 219 /**
 220  * pipe_buf_try_steal - attempt to take ownership of a pipe_buffer
 221  * @pipe:       the pipe that the buffer belongs to
 222  * @buf:        the buffer to attempt to steal
 223  */
 224 static inline bool pipe_buf_try_steal(struct pipe_inode_info *pipe,
 225                 struct pipe_buffer *buf)
 226 {
 227         if (!buf->ops->try_steal)
 228                 return false;
 229         return buf->ops->try_steal(pipe, buf);
 230 }
 231
 232 static inline void pipe_discard_from(struct pipe_inode_info *pipe,
 233                 unsigned int old_head)
 234 {
 235         unsigned int mask = pipe->ring_size - 1;
 236
 237         while (pipe->head > old_head)
 238                 pipe_buf_release(pipe, &pipe->bufs[--pipe->head & mask]);
 239 }
 240
 241 /* Differs from PIPE_BUF in that PIPE_SIZE is the length of the actual
 242    memory allocation, whereas PIPE_BUF makes atomicity guarantees.  */
 243 #define PIPE_SIZE               PAGE_SIZE
 244
 245 /* Pipe lock and unlock operations */
 246 void pipe_lock(struct pipe_inode_info *);
 247 void pipe_unlock(struct pipe_inode_info *);
 248 void pipe_double_lock(struct pipe_inode_info *, struct pipe_inode_info *);
 249
 250 /* Wait for a pipe to be readable/writable while dropping the pipe lock */
 251 void pipe_wait_readable(struct pipe_inode_info *);
 252 void pipe_wait_writable(struct pipe_inode_info *);
 253
 254 struct pipe_inode_info *alloc_pipe_info(void);
 255 void free_pipe_info(struct pipe_inode_info *);
 256
 257 /* Generic pipe buffer ops functions */
 258 bool generic_pipe_buf_get(struct pipe_inode_info *, struct pipe_buffer *);
 259 bool generic_pipe_buf_try_steal(struct pipe_inode_info *, struct pipe_buffer *);
 260 void generic_pipe_buf_release(struct pipe_inode_info *, struct pipe_buffer *);
 261
 262 extern const struct pipe_buf_operations nosteal_pipe_buf_ops;
 263
 264 unsigned long account_pipe_buffers(struct user_struct *user,
 265                                    unsigned long old, unsigned long new);
 266 bool too_many_pipe_buffers_soft(unsigned long user_bufs);
 267 bool too_many_pipe_buffers_hard(unsigned long user_bufs);
 268 bool pipe_is_unprivileged_user(void);
 269
 270 /* for F_SETPIPE_SZ and F_GETPIPE_SZ */
 271 int pipe_resize_ring(struct pipe_inode_info *pipe, unsigned int nr_slots);
 272 long pipe_fcntl(struct file *, unsigned int, unsigned int arg);
 273 struct pipe_inode_info *get_pipe_info(struct file *file, bool for_splice);
 274
 275 int create_pipe_files(struct file **, int);
 276 unsigned int round_pipe_size(unsigned int size);
 277
 278 #endif