printf: Remove unused 'bprintf'
[drm/drm-misc.git] / Documentation / filesystems / sharedsubtree.rst
blob1cf56489ed484dcf77581e6be1faa490e600a3ab
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
3 ===============
4 Shared Subtrees
5 ===============
7 .. Contents:
8         1) Overview
9         2) Features
10         3) Setting mount states
11         4) Use-case
12         5) Detailed semantics
13         6) Quiz
14         7) FAQ
15         8) Implementation
18 1) Overview
19 -----------
21 Consider the following situation:
23 A process wants to clone its own namespace, but still wants to access the CD
24 that got mounted recently.  Shared subtree semantics provide the necessary
25 mechanism to accomplish the above.
27 It provides the necessary building blocks for features like per-user-namespace
28 and versioned filesystem.
30 2) Features
31 -----------
33 Shared subtree provides four different flavors of mounts; struct vfsmount to be
34 precise
36         a. shared mount
37         b. slave mount
38         c. private mount
39         d. unbindable mount
42 2a) A shared mount can be replicated to as many mountpoints and all the
43 replicas continue to be exactly same.
45         Here is an example:
47         Let's say /mnt has a mount that is shared::
49             mount --make-shared /mnt
51         Note: mount(8) command now supports the --make-shared flag,
52         so the sample 'smount' program is no longer needed and has been
53         removed.
55         ::
57             # mount --bind /mnt /tmp
59         The above command replicates the mount at /mnt to the mountpoint /tmp
60         and the contents of both the mounts remain identical.
62         ::
64             #ls /mnt
65             a b c
67             #ls /tmp
68             a b c
70         Now let's say we mount a device at /tmp/a::
72             # mount /dev/sd0  /tmp/a
74             #ls /tmp/a
75             t1 t2 t3
77             #ls /mnt/a
78             t1 t2 t3
80         Note that the mount has propagated to the mount at /mnt as well.
82         And the same is true even when /dev/sd0 is mounted on /mnt/a. The
83         contents will be visible under /tmp/a too.
86 2b) A slave mount is like a shared mount except that mount and umount events
87         only propagate towards it.
89         All slave mounts have a master mount which is a shared.
91         Here is an example:
93         Let's say /mnt has a mount which is shared.
94         # mount --make-shared /mnt
96         Let's bind mount /mnt to /tmp
97         # mount --bind /mnt /tmp
99         the new mount at /tmp becomes a shared mount and it is a replica of
100         the mount at /mnt.
102         Now let's make the mount at /tmp; a slave of /mnt
103         # mount --make-slave /tmp
105         let's mount /dev/sd0 on /mnt/a
106         # mount /dev/sd0 /mnt/a
108         #ls /mnt/a
109         t1 t2 t3
111         #ls /tmp/a
112         t1 t2 t3
114         Note the mount event has propagated to the mount at /tmp
116         However let's see what happens if we mount something on the mount at /tmp
118         # mount /dev/sd1 /tmp/b
120         #ls /tmp/b
121         s1 s2 s3
123         #ls /mnt/b
125         Note how the mount event has not propagated to the mount at
126         /mnt
129 2c) A private mount does not forward or receive propagation.
131         This is the mount we are familiar with. Its the default type.
134 2d) A unbindable mount is a unbindable private mount
136         let's say we have a mount at /mnt and we make it unbindable::
138             # mount --make-unbindable /mnt
140          Let's try to bind mount this mount somewhere else::
142             # mount --bind /mnt /tmp
143             mount: wrong fs type, bad option, bad superblock on /mnt,
144                     or too many mounted file systems
146         Binding a unbindable mount is a invalid operation.
149 3) Setting mount states
150 -----------------------
152         The mount command (util-linux package) can be used to set mount
153         states::
155             mount --make-shared mountpoint
156             mount --make-slave mountpoint
157             mount --make-private mountpoint
158             mount --make-unbindable mountpoint
161 4) Use cases
162 ------------
164         A) A process wants to clone its own namespace, but still wants to
165            access the CD that got mounted recently.
167            Solution:
169                 The system administrator can make the mount at /cdrom shared::
171                     mount --bind /cdrom /cdrom
172                     mount --make-shared /cdrom
174                 Now any process that clones off a new namespace will have a
175                 mount at /cdrom which is a replica of the same mount in the
176                 parent namespace.
178                 So when a CD is inserted and mounted at /cdrom that mount gets
179                 propagated to the other mount at /cdrom in all the other clone
180                 namespaces.
182         B) A process wants its mounts invisible to any other process, but
183         still be able to see the other system mounts.
185            Solution:
187                 To begin with, the administrator can mark the entire mount tree
188                 as shareable::
190                     mount --make-rshared /
192                 A new process can clone off a new namespace. And mark some part
193                 of its namespace as slave::
195                     mount --make-rslave /myprivatetree
197                 Hence forth any mounts within the /myprivatetree done by the
198                 process will not show up in any other namespace. However mounts
199                 done in the parent namespace under /myprivatetree still shows
200                 up in the process's namespace.
203         Apart from the above semantics this feature provides the
204         building blocks to solve the following problems:
206         C)  Per-user namespace
208                 The above semantics allows a way to share mounts across
209                 namespaces.  But namespaces are associated with processes. If
210                 namespaces are made first class objects with user API to
211                 associate/disassociate a namespace with userid, then each user
212                 could have his/her own namespace and tailor it to his/her
213                 requirements. This needs to be supported in PAM.
215         D)  Versioned files
217                 If the entire mount tree is visible at multiple locations, then
218                 an underlying versioning file system can return different
219                 versions of the file depending on the path used to access that
220                 file.
222                 An example is::
224                     mount --make-shared /
225                     mount --rbind / /view/v1
226                     mount --rbind / /view/v2
227                     mount --rbind / /view/v3
228                     mount --rbind / /view/v4
230                 and if /usr has a versioning filesystem mounted, then that
231                 mount appears at /view/v1/usr, /view/v2/usr, /view/v3/usr and
232                 /view/v4/usr too
234                 A user can request v3 version of the file /usr/fs/namespace.c
235                 by accessing /view/v3/usr/fs/namespace.c . The underlying
236                 versioning filesystem can then decipher that v3 version of the
237                 filesystem is being requested and return the corresponding
238                 inode.
240 5) Detailed semantics
241 ---------------------
242         The section below explains the detailed semantics of
243         bind, rbind, move, mount, umount and clone-namespace operations.
245         Note: the word 'vfsmount' and the noun 'mount' have been used
246         to mean the same thing, throughout this document.
248 5a) Mount states
250         A given mount can be in one of the following states
252         1) shared
253         2) slave
254         3) shared and slave
255         4) private
256         5) unbindable
258         A 'propagation event' is defined as event generated on a vfsmount
259         that leads to mount or unmount actions in other vfsmounts.
261         A 'peer group' is defined as a group of vfsmounts that propagate
262         events to each other.
264         (1) Shared mounts
266                 A 'shared mount' is defined as a vfsmount that belongs to a
267                 'peer group'.
269                 For example::
271                         mount --make-shared /mnt
272                         mount --bind /mnt /tmp
274                 The mount at /mnt and that at /tmp are both shared and belong
275                 to the same peer group. Anything mounted or unmounted under
276                 /mnt or /tmp reflect in all the other mounts of its peer
277                 group.
280         (2) Slave mounts
282                 A 'slave mount' is defined as a vfsmount that receives
283                 propagation events and does not forward propagation events.
285                 A slave mount as the name implies has a master mount from which
286                 mount/unmount events are received. Events do not propagate from
287                 the slave mount to the master.  Only a shared mount can be made
288                 a slave by executing the following command::
290                         mount --make-slave mount
292                 A shared mount that is made as a slave is no more shared unless
293                 modified to become shared.
295         (3) Shared and Slave
297                 A vfsmount can be both shared as well as slave.  This state
298                 indicates that the mount is a slave of some vfsmount, and
299                 has its own peer group too.  This vfsmount receives propagation
300                 events from its master vfsmount, and also forwards propagation
301                 events to its 'peer group' and to its slave vfsmounts.
303                 Strictly speaking, the vfsmount is shared having its own
304                 peer group, and this peer-group is a slave of some other
305                 peer group.
307                 Only a slave vfsmount can be made as 'shared and slave' by
308                 either executing the following command::
310                         mount --make-shared mount
312                 or by moving the slave vfsmount under a shared vfsmount.
314         (4) Private mount
316                 A 'private mount' is defined as vfsmount that does not
317                 receive or forward any propagation events.
319         (5) Unbindable mount
321                 A 'unbindable mount' is defined as vfsmount that does not
322                 receive or forward any propagation events and cannot
323                 be bind mounted.
326         State diagram:
328         The state diagram below explains the state transition of a mount,
329         in response to various commands::
331             -----------------------------------------------------------------------
332             |             |make-shared |  make-slave  | make-private |make-unbindab|
333             --------------|------------|--------------|--------------|-------------|
334             |shared       |shared      |*slave/private|   private    | unbindable  |
335             |             |            |              |              |             |
336             |-------------|------------|--------------|--------------|-------------|
337             |slave        |shared      | **slave      |    private   | unbindable  |
338             |             |and slave   |              |              |             |
339             |-------------|------------|--------------|--------------|-------------|
340             |shared       |shared      | slave        |    private   | unbindable  |
341             |and slave    |and slave   |              |              |             |
342             |-------------|------------|--------------|--------------|-------------|
343             |private      |shared      |  **private   |    private   | unbindable  |
344             |-------------|------------|--------------|--------------|-------------|
345             |unbindable   |shared      |**unbindable  |    private   | unbindable  |
346             ------------------------------------------------------------------------
348             * if the shared mount is the only mount in its peer group, making it
349             slave, makes it private automatically. Note that there is no master to
350             which it can be slaved to.
352             ** slaving a non-shared mount has no effect on the mount.
354         Apart from the commands listed below, the 'move' operation also changes
355         the state of a mount depending on type of the destination mount. Its
356         explained in section 5d.
358 5b) Bind semantics
360         Consider the following command::
362             mount --bind A/a  B/b
364         where 'A' is the source mount, 'a' is the dentry in the mount 'A', 'B'
365         is the destination mount and 'b' is the dentry in the destination mount.
367         The outcome depends on the type of mount of 'A' and 'B'. The table
368         below contains quick reference::
370             --------------------------------------------------------------------------
371             |         BIND MOUNT OPERATION                                           |
372             |************************************************************************|
373             |source(A)->| shared      |       private  |       slave    | unbindable |
374             | dest(B)  |              |                |                |            |
375             |   |      |              |                |                |            |
376             |   v      |              |                |                |            |
377             |************************************************************************|
378             |  shared  | shared       |     shared     | shared & slave |  invalid   |
379             |          |              |                |                |            |
380             |non-shared| shared       |      private   |      slave     |  invalid   |
381             **************************************************************************
383         Details:
385     1. 'A' is a shared mount and 'B' is a shared mount. A new mount 'C'
386         which is clone of 'A', is created. Its root dentry is 'a' . 'C' is
387         mounted on mount 'B' at dentry 'b'. Also new mount 'C1', 'C2', 'C3' ...
388         are created and mounted at the dentry 'b' on all mounts where 'B'
389         propagates to. A new propagation tree containing 'C1',..,'Cn' is
390         created. This propagation tree is identical to the propagation tree of
391         'B'.  And finally the peer-group of 'C' is merged with the peer group
392         of 'A'.
394     2. 'A' is a private mount and 'B' is a shared mount. A new mount 'C'
395         which is clone of 'A', is created. Its root dentry is 'a'. 'C' is
396         mounted on mount 'B' at dentry 'b'. Also new mount 'C1', 'C2', 'C3' ...
397         are created and mounted at the dentry 'b' on all mounts where 'B'
398         propagates to. A new propagation tree is set containing all new mounts
399         'C', 'C1', .., 'Cn' with exactly the same configuration as the
400         propagation tree for 'B'.
402     3. 'A' is a slave mount of mount 'Z' and 'B' is a shared mount. A new
403         mount 'C' which is clone of 'A', is created. Its root dentry is 'a' .
404         'C' is mounted on mount 'B' at dentry 'b'. Also new mounts 'C1', 'C2',
405         'C3' ... are created and mounted at the dentry 'b' on all mounts where
406         'B' propagates to. A new propagation tree containing the new mounts
407         'C','C1',..  'Cn' is created. This propagation tree is identical to the
408         propagation tree for 'B'. And finally the mount 'C' and its peer group
409         is made the slave of mount 'Z'.  In other words, mount 'C' is in the
410         state 'slave and shared'.
412     4. 'A' is a unbindable mount and 'B' is a shared mount. This is a
413         invalid operation.
415     5. 'A' is a private mount and 'B' is a non-shared(private or slave or
416         unbindable) mount. A new mount 'C' which is clone of 'A', is created.
417         Its root dentry is 'a'. 'C' is mounted on mount 'B' at dentry 'b'.
419     6. 'A' is a shared mount and 'B' is a non-shared mount. A new mount 'C'
420         which is a clone of 'A' is created. Its root dentry is 'a'. 'C' is
421         mounted on mount 'B' at dentry 'b'.  'C' is made a member of the
422         peer-group of 'A'.
424     7. 'A' is a slave mount of mount 'Z' and 'B' is a non-shared mount. A
425         new mount 'C' which is a clone of 'A' is created. Its root dentry is
426         'a'.  'C' is mounted on mount 'B' at dentry 'b'. Also 'C' is set as a
427         slave mount of 'Z'. In other words 'A' and 'C' are both slave mounts of
428         'Z'.  All mount/unmount events on 'Z' propagates to 'A' and 'C'. But
429         mount/unmount on 'A' do not propagate anywhere else. Similarly
430         mount/unmount on 'C' do not propagate anywhere else.
432     8. 'A' is a unbindable mount and 'B' is a non-shared mount. This is a
433         invalid operation. A unbindable mount cannot be bind mounted.
435 5c) Rbind semantics
437         rbind is same as bind. Bind replicates the specified mount.  Rbind
438         replicates all the mounts in the tree belonging to the specified mount.
439         Rbind mount is bind mount applied to all the mounts in the tree.
441         If the source tree that is rbind has some unbindable mounts,
442         then the subtree under the unbindable mount is pruned in the new
443         location.
445         eg:
447           let's say we have the following mount tree::
449                 A
450               /   \
451               B   C
452              / \ / \
453              D E F G
455           Let's say all the mount except the mount C in the tree are
456           of a type other than unbindable.
458           If this tree is rbound to say Z
460           We will have the following tree at the new location::
462                 Z
463                 |
464                 A'
465                /
466               B'                Note how the tree under C is pruned
467              / \                in the new location.
468             D' E'
472 5d) Move semantics
474         Consider the following command
476         mount --move A  B/b
478         where 'A' is the source mount, 'B' is the destination mount and 'b' is
479         the dentry in the destination mount.
481         The outcome depends on the type of the mount of 'A' and 'B'. The table
482         below is a quick reference::
484             ---------------------------------------------------------------------------
485             |                   MOVE MOUNT OPERATION                                 |
486             |**************************************************************************
487             | source(A)->| shared      |       private  |       slave    | unbindable |
488             | dest(B)  |               |                |                |            |
489             |   |      |               |                |                |            |
490             |   v      |               |                |                |            |
491             |**************************************************************************
492             |  shared  | shared        |     shared     |shared and slave|  invalid   |
493             |          |               |                |                |            |
494             |non-shared| shared        |      private   |    slave       | unbindable |
495             ***************************************************************************
497         .. Note:: moving a mount residing under a shared mount is invalid.
499       Details follow:
501     1. 'A' is a shared mount and 'B' is a shared mount.  The mount 'A' is
502         mounted on mount 'B' at dentry 'b'.  Also new mounts 'A1', 'A2'...'An'
503         are created and mounted at dentry 'b' on all mounts that receive
504         propagation from mount 'B'. A new propagation tree is created in the
505         exact same configuration as that of 'B'. This new propagation tree
506         contains all the new mounts 'A1', 'A2'...  'An'.  And this new
507         propagation tree is appended to the already existing propagation tree
508         of 'A'.
510     2. 'A' is a private mount and 'B' is a shared mount. The mount 'A' is
511         mounted on mount 'B' at dentry 'b'. Also new mount 'A1', 'A2'... 'An'
512         are created and mounted at dentry 'b' on all mounts that receive
513         propagation from mount 'B'. The mount 'A' becomes a shared mount and a
514         propagation tree is created which is identical to that of
515         'B'. This new propagation tree contains all the new mounts 'A1',
516         'A2'...  'An'.
518     3. 'A' is a slave mount of mount 'Z' and 'B' is a shared mount.  The
519         mount 'A' is mounted on mount 'B' at dentry 'b'.  Also new mounts 'A1',
520         'A2'... 'An' are created and mounted at dentry 'b' on all mounts that
521         receive propagation from mount 'B'. A new propagation tree is created
522         in the exact same configuration as that of 'B'. This new propagation
523         tree contains all the new mounts 'A1', 'A2'...  'An'.  And this new
524         propagation tree is appended to the already existing propagation tree of
525         'A'.  Mount 'A' continues to be the slave mount of 'Z' but it also
526         becomes 'shared'.
528     4. 'A' is a unbindable mount and 'B' is a shared mount. The operation
529         is invalid. Because mounting anything on the shared mount 'B' can
530         create new mounts that get mounted on the mounts that receive
531         propagation from 'B'.  And since the mount 'A' is unbindable, cloning
532         it to mount at other mountpoints is not possible.
534     5. 'A' is a private mount and 'B' is a non-shared(private or slave or
535         unbindable) mount. The mount 'A' is mounted on mount 'B' at dentry 'b'.
537     6. 'A' is a shared mount and 'B' is a non-shared mount.  The mount 'A'
538         is mounted on mount 'B' at dentry 'b'.  Mount 'A' continues to be a
539         shared mount.
541     7. 'A' is a slave mount of mount 'Z' and 'B' is a non-shared mount.
542         The mount 'A' is mounted on mount 'B' at dentry 'b'.  Mount 'A'
543         continues to be a slave mount of mount 'Z'.
545     8. 'A' is a unbindable mount and 'B' is a non-shared mount. The mount
546         'A' is mounted on mount 'B' at dentry 'b'. Mount 'A' continues to be a
547         unbindable mount.
549 5e) Mount semantics
551         Consider the following command::
553             mount device  B/b
555         'B' is the destination mount and 'b' is the dentry in the destination
556         mount.
558         The above operation is the same as bind operation with the exception
559         that the source mount is always a private mount.
562 5f) Unmount semantics
564         Consider the following command::
566             umount A
568         where 'A' is a mount mounted on mount 'B' at dentry 'b'.
570         If mount 'B' is shared, then all most-recently-mounted mounts at dentry
571         'b' on mounts that receive propagation from mount 'B' and does not have
572         sub-mounts within them are unmounted.
574         Example: Let's say 'B1', 'B2', 'B3' are shared mounts that propagate to
575         each other.
577         let's say 'A1', 'A2', 'A3' are first mounted at dentry 'b' on mount
578         'B1', 'B2' and 'B3' respectively.
580         let's say 'C1', 'C2', 'C3' are next mounted at the same dentry 'b' on
581         mount 'B1', 'B2' and 'B3' respectively.
583         if 'C1' is unmounted, all the mounts that are most-recently-mounted on
584         'B1' and on the mounts that 'B1' propagates-to are unmounted.
586         'B1' propagates to 'B2' and 'B3'. And the most recently mounted mount
587         on 'B2' at dentry 'b' is 'C2', and that of mount 'B3' is 'C3'.
589         So all 'C1', 'C2' and 'C3' should be unmounted.
591         If any of 'C2' or 'C3' has some child mounts, then that mount is not
592         unmounted, but all other mounts are unmounted. However if 'C1' is told
593         to be unmounted and 'C1' has some sub-mounts, the umount operation is
594         failed entirely.
596 5g) Clone Namespace
598         A cloned namespace contains all the mounts as that of the parent
599         namespace.
601         Let's say 'A' and 'B' are the corresponding mounts in the parent and the
602         child namespace.
604         If 'A' is shared, then 'B' is also shared and 'A' and 'B' propagate to
605         each other.
607         If 'A' is a slave mount of 'Z', then 'B' is also the slave mount of
608         'Z'.
610         If 'A' is a private mount, then 'B' is a private mount too.
612         If 'A' is unbindable mount, then 'B' is a unbindable mount too.
615 6) Quiz
616 -------
618         A. What is the result of the following command sequence?
620                 ::
622                     mount --bind /mnt /mnt
623                     mount --make-shared /mnt
624                     mount --bind /mnt /tmp
625                     mount --move /tmp /mnt/1
627                 what should be the contents of /mnt /mnt/1 /mnt/1/1 should be?
628                 Should they all be identical? or should /mnt and /mnt/1 be
629                 identical only?
632         B. What is the result of the following command sequence?
634                 ::
636                     mount --make-rshared /
637                     mkdir -p /v/1
638                     mount --rbind / /v/1
640                 what should be the content of /v/1/v/1 be?
643         C. What is the result of the following command sequence?
645                 ::
647                     mount --bind /mnt /mnt
648                     mount --make-shared /mnt
649                     mkdir -p /mnt/1/2/3 /mnt/1/test
650                     mount --bind /mnt/1 /tmp
651                     mount --make-slave /mnt
652                     mount --make-shared /mnt
653                     mount --bind /mnt/1/2 /tmp1
654                     mount --make-slave /mnt
656                 At this point we have the first mount at /tmp and
657                 its root dentry is 1. Let's call this mount 'A'
658                 And then we have a second mount at /tmp1 with root
659                 dentry 2. Let's call this mount 'B'
660                 Next we have a third mount at /mnt with root dentry
661                 mnt. Let's call this mount 'C'
663                 'B' is the slave of 'A' and 'C' is a slave of 'B'
664                 A -> B -> C
666                 at this point if we execute the following command
668                 mount --bind /bin /tmp/test
670                 The mount is attempted on 'A'
672                 will the mount propagate to 'B' and 'C' ?
674                 what would be the contents of
675                 /mnt/1/test be?
677 7) FAQ
678 ------
680         Q1. Why is bind mount needed? How is it different from symbolic links?
681                 symbolic links can get stale if the destination mount gets
682                 unmounted or moved. Bind mounts continue to exist even if the
683                 other mount is unmounted or moved.
685         Q2. Why can't the shared subtree be implemented using exportfs?
687                 exportfs is a heavyweight way of accomplishing part of what
688                 shared subtree can do. I cannot imagine a way to implement the
689                 semantics of slave mount using exportfs?
691         Q3 Why is unbindable mount needed?
693                 Let's say we want to replicate the mount tree at multiple
694                 locations within the same subtree.
696                 if one rbind mounts a tree within the same subtree 'n' times
697                 the number of mounts created is an exponential function of 'n'.
698                 Having unbindable mount can help prune the unneeded bind
699                 mounts. Here is an example.
701                 step 1:
702                    let's say the root tree has just two directories with
703                    one vfsmount::
705                                     root
706                                    /    \
707                                   tmp    usr
709                     And we want to replicate the tree at multiple
710                     mountpoints under /root/tmp
712                 step 2:
713                       ::
716                         mount --make-shared /root
718                         mkdir -p /tmp/m1
720                         mount --rbind /root /tmp/m1
722                       the new tree now looks like this::
724                                     root
725                                    /    \
726                                  tmp    usr
727                                 /
728                                m1
729                               /  \
730                              tmp  usr
731                              /
732                             m1
734                           it has two vfsmounts
736                 step 3:
737                     ::
739                             mkdir -p /tmp/m2
740                             mount --rbind /root /tmp/m2
742                         the new tree now looks like this::
744                                       root
745                                      /    \
746                                    tmp     usr
747                                   /    \
748                                 m1       m2
749                                / \       /  \
750                              tmp  usr   tmp  usr
751                              / \          /
752                             m1  m2      m1
753                                 / \     /  \
754                               tmp usr  tmp   usr
755                               /        / \
756                              m1       m1  m2
757                             /  \
758                           tmp   usr
759                           /  \
760                          m1   m2
762                        it has 6 vfsmounts
764                 step 4:
765                       ::
766                           mkdir -p /tmp/m3
767                           mount --rbind /root /tmp/m3
769                           I won't draw the tree..but it has 24 vfsmounts
772                 at step i the number of vfsmounts is V[i] = i*V[i-1].
773                 This is an exponential function. And this tree has way more
774                 mounts than what we really needed in the first place.
776                 One could use a series of umount at each step to prune
777                 out the unneeded mounts. But there is a better solution.
778                 Unclonable mounts come in handy here.
780                 step 1:
781                    let's say the root tree has just two directories with
782                    one vfsmount::
784                                     root
785                                    /    \
786                                   tmp    usr
788                     How do we set up the same tree at multiple locations under
789                     /root/tmp
791                 step 2:
792                       ::
795                         mount --bind /root/tmp /root/tmp
797                         mount --make-rshared /root
798                         mount --make-unbindable /root/tmp
800                         mkdir -p /tmp/m1
802                         mount --rbind /root /tmp/m1
804                       the new tree now looks like this::
806                                     root
807                                    /    \
808                                  tmp    usr
809                                 /
810                                m1
811                               /  \
812                              tmp  usr
814                 step 3:
815                       ::
817                             mkdir -p /tmp/m2
818                             mount --rbind /root /tmp/m2
820                       the new tree now looks like this::
822                                     root
823                                    /    \
824                                  tmp    usr
825                                 /   \
826                                m1     m2
827                               /  \     / \
828                              tmp  usr tmp usr
830                 step 4:
831                       ::
833                             mkdir -p /tmp/m3
834                             mount --rbind /root /tmp/m3
836                       the new tree now looks like this::
838                                           root
839                                       /           \
840                                      tmp           usr
841                                  /    \    \
842                                m1     m2     m3
843                               /  \     / \    /  \
844                              tmp  usr tmp usr tmp usr
846 8) Implementation
847 -----------------
849 8A) Datastructure
851         4 new fields are introduced to struct vfsmount:
853         *   ->mnt_share
854         *   ->mnt_slave_list
855         *   ->mnt_slave
856         *   ->mnt_master
858         ->mnt_share
859                 links together all the mount to/from which this vfsmount
860                 send/receives propagation events.
862         ->mnt_slave_list
863                 links all the mounts to which this vfsmount propagates
864                 to.
866         ->mnt_slave
867                 links together all the slaves that its master vfsmount
868                 propagates to.
870         ->mnt_master
871                 points to the master vfsmount from which this vfsmount
872                 receives propagation.
874         ->mnt_flags
875                 takes two more flags to indicate the propagation status of
876                 the vfsmount.  MNT_SHARE indicates that the vfsmount is a shared
877                 vfsmount.  MNT_UNCLONABLE indicates that the vfsmount cannot be
878                 replicated.
880         All the shared vfsmounts in a peer group form a cyclic list through
881         ->mnt_share.
883         All vfsmounts with the same ->mnt_master form on a cyclic list anchored
884         in ->mnt_master->mnt_slave_list and going through ->mnt_slave.
886          ->mnt_master can point to arbitrary (and possibly different) members
887          of master peer group.  To find all immediate slaves of a peer group
888          you need to go through _all_ ->mnt_slave_list of its members.
889          Conceptually it's just a single set - distribution among the
890          individual lists does not affect propagation or the way propagation
891          tree is modified by operations.
893         All vfsmounts in a peer group have the same ->mnt_master.  If it is
894         non-NULL, they form a contiguous (ordered) segment of slave list.
896         A example propagation tree looks as shown in the figure below.
897         [ NOTE: Though it looks like a forest, if we consider all the shared
898         mounts as a conceptual entity called 'pnode', it becomes a tree]::
901                         A <--> B <--> C <---> D
902                        /|\            /|      |\
903                       / F G          J K      H I
904                      /
905                     E<-->K
906                         /|\
907                        M L N
909         In the above figure  A,B,C and D all are shared and propagate to each
910         other.   'A' has got 3 slave mounts 'E' 'F' and 'G' 'C' has got 2 slave
911         mounts 'J' and 'K'  and  'D' has got two slave mounts 'H' and 'I'.
912         'E' is also shared with 'K' and they propagate to each other.  And
913         'K' has 3 slaves 'M', 'L' and 'N'
915         A's ->mnt_share links with the ->mnt_share of 'B' 'C' and 'D'
917         A's ->mnt_slave_list links with ->mnt_slave of 'E', 'K', 'F' and 'G'
919         E's ->mnt_share links with ->mnt_share of K
921         'E', 'K', 'F', 'G' have their ->mnt_master point to struct vfsmount of 'A'
923         'M', 'L', 'N' have their ->mnt_master point to struct vfsmount of 'K'
925         K's ->mnt_slave_list links with ->mnt_slave of 'M', 'L' and 'N'
927         C's ->mnt_slave_list links with ->mnt_slave of 'J' and 'K'
929         J and K's ->mnt_master points to struct vfsmount of C
931         and finally D's ->mnt_slave_list links with ->mnt_slave of 'H' and 'I'
933         'H' and 'I' have their ->mnt_master pointing to struct vfsmount of 'D'.
936         NOTE: The propagation tree is orthogonal to the mount tree.
938 8B Locking:
940         ->mnt_share, ->mnt_slave, ->mnt_slave_list, ->mnt_master are protected
941         by namespace_sem (exclusive for modifications, shared for reading).
943         Normally we have ->mnt_flags modifications serialized by vfsmount_lock.
944         There are two exceptions: do_add_mount() and clone_mnt().
945         The former modifies a vfsmount that has not been visible in any shared
946         data structures yet.
947         The latter holds namespace_sem and the only references to vfsmount
948         are in lists that can't be traversed without namespace_sem.
950 8C Algorithm:
952         The crux of the implementation resides in rbind/move operation.
954         The overall algorithm breaks the operation into 3 phases: (look at
955         attach_recursive_mnt() and propagate_mnt())
957         1. prepare phase.
958         2. commit phases.
959         3. abort phases.
961         Prepare phase:
963         for each mount in the source tree:
965                    a) Create the necessary number of mount trees to
966                         be attached to each of the mounts that receive
967                         propagation from the destination mount.
968                    b) Do not attach any of the trees to its destination.
969                       However note down its ->mnt_parent and ->mnt_mountpoint
970                    c) Link all the new mounts to form a propagation tree that
971                       is identical to the propagation tree of the destination
972                       mount.
974                    If this phase is successful, there should be 'n' new
975                    propagation trees; where 'n' is the number of mounts in the
976                    source tree.  Go to the commit phase
978                    Also there should be 'm' new mount trees, where 'm' is
979                    the number of mounts to which the destination mount
980                    propagates to.
982                    if any memory allocations fail, go to the abort phase.
984         Commit phase
985                 attach each of the mount trees to their corresponding
986                 destination mounts.
988         Abort phase
989                 delete all the newly created trees.
991         .. Note::
992            all the propagation related functionality resides in the file pnode.c
995 ------------------------------------------------------------------------
997 version 0.1  (created the initial document, Ram Pai linuxram@us.ibm.com)
999 version 0.2  (Incorporated comments from Al Viro)