SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - mm/mlock.c

   1 /*
   2  *      linux/mm/mlock.c
   3  *
   4  *  (C) Copyright 1995 Linus Torvalds
   5  *  (C) Copyright 2002 Christoph Hellwig
   6  */
   7
   8 #include <linux/capability.h>
   9 #include <linux/mman.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/swap.h>
  12 #include <linux/swapops.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/mempolicy.h>
  15 #include <linux/syscalls.h>
  16 #include <linux/sched.h>
  17 #include <linux/module.h>
  18 #include <linux/rmap.h>
  19 #include <linux/mmzone.h>
  20 #include <linux/hugetlb.h>
  21
  22 #include "internal.h"
  23
  24 int can_do_mlock(void)
  25 {
  26         if (capable(CAP_IPC_LOCK))
  27                 return 1;
  28         if (current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur != 0)
  29                 return 1;
  30         return 0;
  31 }
  32 EXPORT_SYMBOL(can_do_mlock);
  33
  34 #ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
  35 /*
  36  * Mlocked pages are marked with PageMlocked() flag for efficient testing
  37  * in vmscan and, possibly, the fault path; and to support semi-accurate
  38  * statistics.
  39  *
  40  * An mlocked page [PageMlocked(page)] is unevictable.  As such, it will
  41  * be placed on the LRU "unevictable" list, rather than the [in]active lists.
  42  * The unevictable list is an LRU sibling list to the [in]active lists.
  43  * PageUnevictable is set to indicate the unevictable state.
  44  *
  45  * When lazy mlocking via vmscan, it is important to ensure that the
  46  * vma's VM_LOCKED status is not concurrently being modified, otherwise we
  47  * may have mlocked a page that is being munlocked. So lazy mlock must take
  48  * the mmap_sem for read, and verify that the vma really is locked
  49  * (see mm/rmap.c).
  50  */
  51
  52 /*
  53  *  LRU accounting for clear_page_mlock()
  54  */
  55 void __clear_page_mlock(struct page *page)
  56 {
  57         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
  58
  59         if (!page->mapping) {   /* truncated ? */
  60                 return;
  61         }
  62
  63         dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
  64         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCLEARED);
  65         if (!isolate_lru_page(page)) {
  66                 putback_lru_page(page);
  67         } else {
  68                 /*
  69                  * Page not on the LRU yet.  Flush all pagevecs and retry.
  70                  */
  71                 lru_add_drain_all();
  72                 if (!isolate_lru_page(page))
  73                         putback_lru_page(page);
  74                 else if (PageUnevictable(page))
  75                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGSTRANDED);
  76
  77         }
  78 }
  79
  80 /*
  81  * Mark page as mlocked if not already.
  82  * If page on LRU, isolate and putback to move to unevictable list.
  83  */
  84 void mlock_vma_page(struct page *page)
  85 {
  86         BUG_ON(!PageLocked(page));
  87
  88         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
  89                 inc_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
  90                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
  91                 if (!isolate_lru_page(page))
  92                         putback_lru_page(page);
  93         }
  94 }
  95
  96 /*
  97  * called from munlock()/munmap() path with page supposedly on the LRU.
  98  *
  99  * Note:  unlike mlock_vma_page(), we can't just clear the PageMlocked
 100  * [in try_to_munlock()] and then attempt to isolate the page.  We must
 101  * isolate the page to keep others from messing with its unevictable
 102  * and mlocked state while trying to munlock.  However, we pre-clear the
 103  * mlocked state anyway as we might lose the isolation race and we might
 104  * not get another chance to clear PageMlocked.  If we successfully
 105  * isolate the page and try_to_munlock() detects other VM_LOCKED vmas
 106  * mapping the page, it will restore the PageMlocked state, unless the page
 107  * is mapped in a non-linear vma.  So, we go ahead and SetPageMlocked(),
 108  * perhaps redundantly.
 109  * If we lose the isolation race, and the page is mapped by other VM_LOCKED
 110  * vmas, we'll detect this in vmscan--via try_to_munlock() or try_to_unmap()
 111  * either of which will restore the PageMlocked state by calling
 112  * mlock_vma_page() above, if it can grab the vma's mmap sem.
 113  */
 114 static void munlock_vma_page(struct page *page)
 115 {
 116         BUG_ON(!PageLocked(page));
 117
 118         if (TestClearPageMlocked(page)) {
 119                 dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
 120                 if (!isolate_lru_page(page)) {
 121                         int ret = try_to_munlock(page);
 122                         /*
 123                          * did try_to_unlock() succeed or punt?
 124                          */
 125                         if (ret == SWAP_SUCCESS || ret == SWAP_AGAIN)
 126                                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED);
 127
 128                         putback_lru_page(page);
 129                 } else {
 130                         /*
 131                          * We lost the race.  let try_to_unmap() deal
 132                          * with it.  At least we get the page state and
 133                          * mlock stats right.  However, page is still on
 134                          * the noreclaim list.  We'll fix that up when
 135                          * the page is eventually freed or we scan the
 136                          * noreclaim list.
 137                          */
 138                         if (PageUnevictable(page))
 139                                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGSTRANDED);
 140                         else
 141                                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED);
 142                 }
 143         }
 144 }
 145
 146 /**
 147  * __mlock_vma_pages_range() -  mlock/munlock a range of pages in the vma.
 148  * @vma:   target vma
 149  * @start: start address
 150  * @end:   end address
 151  * @mlock: 0 indicate munlock, otherwise mlock.
 152  *
 153  * If @mlock == 0, unlock an mlocked range;
 154  * else mlock the range of pages.  This takes care of making the pages present ,
 155  * too.
 156  *
 157  * return 0 on success, negative error code on error.
 158  *
 159  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held for at least read.
 160  */
 161 static long __mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 162                                    unsigned long start, unsigned long end,
 163                                    int mlock)
 164 {
 165         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 166         unsigned long addr = start;
 167         struct page *pages[16]; /* 16 gives a reasonable batch */
 168         int nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
 169         int ret;
 170         int gup_flags = 0;
 171
 172         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 173         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
 174         VM_BUG_ON(start < vma->vm_start);
 175         VM_BUG_ON(end   > vma->vm_end);
 176         VM_BUG_ON((!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem)) &&
 177                   (atomic_read(&mm->mm_users) != 0));
 178
 179         /*
 180          * mlock:   don't page populate if page has PROT_NONE permission.
 181          * munlock: the pages always do munlock althrough
 182          *          its has PROT_NONE permission.
 183          */
 184         if (!mlock)
 185                 gup_flags |= GUP_FLAGS_IGNORE_VMA_PERMISSIONS;
 186
 187         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
 188                 gup_flags |= GUP_FLAGS_WRITE;
 189
 190         lru_add_drain_all();    /* push cached pages to LRU */
 191
 192         while (nr_pages > 0) {
 193                 int i;
 194
 195                 cond_resched();
 196
 197                 /*
 198                  * get_user_pages makes pages present if we are
 199                  * setting mlock. and this extra reference count will
 200                  * disable migration of this page.  However, page may
 201                  * still be truncated out from under us.
 202                  */
 203                 ret = __get_user_pages(current, mm, addr,
 204                                 min_t(int, nr_pages, ARRAY_SIZE(pages)),
 205                                 gup_flags, pages, NULL);
 206                 /*
 207                  * This can happen for, e.g., VM_NONLINEAR regions before
 208                  * a page has been allocated and mapped at a given offset,
 209                  * or for addresses that map beyond end of a file.
 210                  * We'll mlock the the pages if/when they get faulted in.
 211                  */
 212                 if (ret < 0)
 213                         break;
 214                 if (ret == 0) {
 215                         /*
 216                          * We know the vma is there, so the only time
 217                          * we cannot get a single page should be an
 218                          * error (ret < 0) case.
 219                          */
 220                         WARN_ON(1);
 221                         break;
 222                 }
 223
 224                 lru_add_drain();        /* push cached pages to LRU */
 225
 226                 for (i = 0; i < ret; i++) {
 227                         struct page *page = pages[i];
 228
 229                         lock_page(page);
 230                         /*
 231                          * Because we lock page here and migration is blocked
 232                          * by the elevated reference, we need only check for
 233                          * page truncation (file-cache only).
 234                          */
 235                         if (page->mapping) {
 236                                 if (mlock)
 237                                         mlock_vma_page(page);
 238                                 else
 239                                         munlock_vma_page(page);
 240                         }
 241                         unlock_page(page);
 242                         put_page(page);         /* ref from get_user_pages() */
 243
 244                         /*
 245                          * here we assume that get_user_pages() has given us
 246                          * a list of virtually contiguous pages.
 247                          */
 248                         addr += PAGE_SIZE;      /* for next get_user_pages() */
 249                         nr_pages--;
 250                 }
 251         }
 252
 253         lru_add_drain_all();    /* to update stats */
 254
 255         return 0;       /* count entire vma as locked_vm */
 256 }
 257
 258 #else /* CONFIG_UNEVICTABLE_LRU */
 259
 260 /*
 261  * Just make pages present if VM_LOCKED.  No-op if unlocking.
 262  */
 263 static long __mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 264                                    unsigned long start, unsigned long end,
 265                                    int mlock)
 266 {
 267         if (mlock && (vma->vm_flags & VM_LOCKED))
 268                 make_pages_present(start, end);
 269         return 0;
 270 }
 271 #endif /* CONFIG_UNEVICTABLE_LRU */
 272
 273 /**
 274  * mlock_vma_pages_range() - mlock pages in specified vma range.
 275  * @vma - the vma containing the specfied address range
 276  * @start - starting address in @vma to mlock
 277  * @end   - end address [+1] in @vma to mlock
 278  *
 279  * For mmap()/mremap()/expansion of mlocked vma.
 280  *
 281  * return 0 on success for "normal" vmas.
 282  *
 283  * return number of pages [> 0] to be removed from locked_vm on success
 284  * of "special" vmas.
 285  *
 286  * return negative error if vma spanning @start-@range disappears while
 287  * mmap semaphore is dropped.  Unlikely?
 288  */
 289 long mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 290                         unsigned long start, unsigned long end)
 291 {
 292         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 293         int nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
 294         BUG_ON(!(vma->vm_flags & VM_LOCKED));
 295
 296         /*
 297          * filter unlockable vmas
 298          */
 299         if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
 300                 goto no_mlock;
 301
 302         if (!((vma->vm_flags & (VM_DONTEXPAND | VM_RESERVED)) ||
 303                         is_vm_hugetlb_page(vma) ||
 304                         vma == get_gate_vma(current))) {
 305                 long error;
 306                 downgrade_write(&mm->mmap_sem);
 307
 308                 error = __mlock_vma_pages_range(vma, start, end, 1);
 309
 310                 up_read(&mm->mmap_sem);
 311                 /* vma can change or disappear */
 312                 down_write(&mm->mmap_sem);
 313                 vma = find_vma(mm, start);
 314                 /* non-NULL vma must contain @start, but need to check @end */
 315                 if (!vma ||  end > vma->vm_end)
 316                         return -ENOMEM;
 317
 318                 return 0;       /* hide other errors from mmap(), et al */
 319         }
 320
 321         /*
 322          * User mapped kernel pages or huge pages:
 323          * make these pages present to populate the ptes, but
 324          * fall thru' to reset VM_LOCKED--no need to unlock, and
 325          * return nr_pages so these don't get counted against task's
 326          * locked limit.  huge pages are already counted against
 327          * locked vm limit.
 328          */
 329         make_pages_present(start, end);
 330
 331 no_mlock:
 332         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;    /* and don't come back! */
 333         return nr_pages;                /* error or pages NOT mlocked */
 334 }
 335
 336
 337 /*
 338  * munlock_vma_pages_range() - munlock all pages in the vma range.'
 339  * @vma - vma containing range to be munlock()ed.
 340  * @start - start address in @vma of the range
 341  * @end - end of range in @vma.
 342  *
 343  *  For mremap(), munmap() and exit().
 344  *
 345  * Called with @vma VM_LOCKED.
 346  *
 347  * Returns with VM_LOCKED cleared.  Callers must be prepared to
 348  * deal with this.
 349  *
 350  * We don't save and restore VM_LOCKED here because pages are
 351  * still on lru.  In unmap path, pages might be scanned by reclaim
 352  * and re-mlocked by try_to_{munlock|unmap} before we unmap and
 353  * free them.  This will result in freeing mlocked pages.
 354  */
 355 void munlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 356                            unsigned long start, unsigned long end)
 357 {
 358         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;
 359         __mlock_vma_pages_range(vma, start, end, 0);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * mlock_fixup  - handle mlock[all]/munlock[all] requests.
 364  *
 365  * Filters out "special" vmas -- VM_LOCKED never gets set for these, and
 366  * munlock is a no-op.  However, for some special vmas, we go ahead and
 367  * populate the ptes via make_pages_present().
 368  *
 369  * For vmas that pass the filters, merge/split as appropriate.
 370  */
 371 static int mlock_fixup(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
 372         unsigned long start, unsigned long end, unsigned int newflags)
 373 {
 374         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 375         pgoff_t pgoff;
 376         int nr_pages;
 377         int ret = 0;
 378         int lock = newflags & VM_LOCKED;
 379
 380         if (newflags == vma->vm_flags ||
 381                         (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
 382                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
 383
 384         if ((vma->vm_flags & (VM_DONTEXPAND | VM_RESERVED)) ||
 385                         is_vm_hugetlb_page(vma) ||
 386                         vma == get_gate_vma(current)) {
 387                 if (lock)
 388                         make_pages_present(start, end);
 389                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
 390         }
 391
 392         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 393         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, newflags, vma->anon_vma,
 394                           vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
 395         if (*prev) {
 396                 vma = *prev;
 397                 goto success;
 398         }
 399
 400         if (start != vma->vm_start) {
 401                 ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 402                 if (ret)
 403                         goto out;
 404         }
 405
 406         if (end != vma->vm_end) {
 407                 ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 408                 if (ret)
 409                         goto out;
 410         }
 411
 412 success:
 413         /*
 414          * Keep track of amount of locked VM.
 415          */
 416         nr_pages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
 417         if (!lock)
 418                 nr_pages = -nr_pages;
 419         mm->locked_vm += nr_pages;
 420
 421         /*
 422          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
 423          * It's okay if try_to_unmap_one unmaps a page just after we
 424          * set VM_LOCKED, __mlock_vma_pages_range will bring it back.
 425          */
 426         vma->vm_flags = newflags;
 427
 428         if (lock) {
 429                 /*
 430                  * mmap_sem is currently held for write.  Downgrade the write
 431                  * lock to a read lock so that other faults, mmap scans, ...
 432                  * while we fault in all pages.
 433                  */
 434                 downgrade_write(&mm->mmap_sem);
 435
 436                 ret = __mlock_vma_pages_range(vma, start, end, 1);
 437                 if (ret > 0) {
 438                         mm->locked_vm -= ret;
 439                         ret = 0;
 440                 }
 441                 /*
 442                  * Need to reacquire mmap sem in write mode, as our callers
 443                  * expect this.  We have no support for atomically upgrading
 444                  * a sem to write, so we need to check for ranges while sem
 445                  * is unlocked.
 446                  */
 447                 up_read(&mm->mmap_sem);
 448                 /* vma can change or disappear */
 449                 down_write(&mm->mmap_sem);
 450                 *prev = find_vma(mm, start);
 451                 /* non-NULL *prev must contain @start, but need to check @end */
 452                 if (!(*prev) || end > (*prev)->vm_end)
 453                         ret = -ENOMEM;
 454         } else {
 455                 /*
 456                  * TODO:  for unlocking, pages will already be resident, so
 457                  * we don't need to wait for allocations/reclaim/pagein, ...
 458                  * However, unlocking a very large region can still take a
 459                  * while.  Should we downgrade the semaphore for both lock
 460                  * AND unlock ?
 461                  */
 462                 __mlock_vma_pages_range(vma, start, end, 0);
 463         }
 464
 465 out:
 466         *prev = vma;
 467         return ret;
 468 }
 469
 470 static int do_mlock(unsigned long start, size_t len, int on)
 471 {
 472         unsigned long nstart, end, tmp;
 473         struct vm_area_struct * vma, * prev;
 474         int error;
 475
 476         len = PAGE_ALIGN(len);
 477         end = start + len;
 478         if (end < start)
 479                 return -EINVAL;
 480         if (end == start)
 481                 return 0;
 482         vma = find_vma_prev(current->mm, start, &prev);
 483         if (!vma || vma->vm_start > start)
 484                 return -ENOMEM;
 485
 486         if (start > vma->vm_start)
 487                 prev = vma;
 488
 489         for (nstart = start ; ; ) {
 490                 unsigned int newflags;
 491
 492                 /* Here we know that  vma->vm_start <= nstart < vma->vm_end. */
 493
 494                 newflags = vma->vm_flags | VM_LOCKED;
 495                 if (!on)
 496                         newflags &= ~VM_LOCKED;
 497
 498                 tmp = vma->vm_end;
 499                 if (tmp > end)
 500                         tmp = end;
 501                 error = mlock_fixup(vma, &prev, nstart, tmp, newflags);
 502                 if (error)
 503                         break;
 504                 nstart = tmp;
 505                 if (nstart < prev->vm_end)
 506                         nstart = prev->vm_end;
 507                 if (nstart >= end)
 508                         break;
 509
 510                 vma = prev->vm_next;
 511                 if (!vma || vma->vm_start != nstart) {
 512                         error = -ENOMEM;
 513                         break;
 514                 }
 515         }
 516         return error;
 517 }
 518
 519 asmlinkage long sys_mlock(unsigned long start, size_t len)
 520 {
 521         unsigned long locked;
 522         unsigned long lock_limit;
 523         int error = -ENOMEM;
 524
 525         if (!can_do_mlock())
 526                 return -EPERM;
 527
 528         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 529         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 530         start &= PAGE_MASK;
 531
 532         locked = len >> PAGE_SHIFT;
 533         locked += current->mm->locked_vm;
 534
 535         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
 536         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 537
 538         /* check against resource limits */
 539         if ((locked <= lock_limit) || capable(CAP_IPC_LOCK))
 540                 error = do_mlock(start, len, 1);
 541         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 542         return error;
 543 }
 544
 545 asmlinkage long sys_munlock(unsigned long start, size_t len)
 546 {
 547         int ret;
 548
 549         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 550         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 551         start &= PAGE_MASK;
 552         ret = do_mlock(start, len, 0);
 553         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 554         return ret;
 555 }
 556
 557 static int do_mlockall(int flags)
 558 {
 559         struct vm_area_struct * vma, * prev = NULL;
 560         unsigned int def_flags = 0;
 561
 562         if (flags & MCL_FUTURE)
 563                 def_flags = VM_LOCKED;
 564         current->mm->def_flags = def_flags;
 565         if (flags == MCL_FUTURE)
 566                 goto out;
 567
 568         for (vma = current->mm->mmap; vma ; vma = prev->vm_next) {
 569                 unsigned int newflags;
 570
 571                 newflags = vma->vm_flags | VM_LOCKED;
 572                 if (!(flags & MCL_CURRENT))
 573                         newflags &= ~VM_LOCKED;
 574
 575                 /* Ignore errors */
 576                 mlock_fixup(vma, &prev, vma->vm_start, vma->vm_end, newflags);
 577         }
 578 out:
 579         return 0;
 580 }
 581
 582 asmlinkage long sys_mlockall(int flags)
 583 {
 584         unsigned long lock_limit;
 585         int ret = -EINVAL;
 586
 587         if (!flags || (flags & ~(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE)))
 588                 goto out;
 589
 590         ret = -EPERM;
 591         if (!can_do_mlock())
 592                 goto out;
 593
 594         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 595
 596         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
 597         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 598
 599         ret = -ENOMEM;
 600         if (!(flags & MCL_CURRENT) || (current->mm->total_vm <= lock_limit) ||
 601             capable(CAP_IPC_LOCK))
 602                 ret = do_mlockall(flags);
 603         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 604 out:
 605         return ret;
 606 }
 607
 608 asmlinkage long sys_munlockall(void)
 609 {
 610         int ret;
 611
 612         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 613         ret = do_mlockall(0);
 614         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 615         return ret;
 616 }
 617
 618 /*
 619  * Objects with different lifetime than processes (SHM_LOCK and SHM_HUGETLB
 620  * shm segments) get accounted against the user_struct instead.
 621  */
 622 static DEFINE_SPINLOCK(shmlock_user_lock);
 623
 624 int user_shm_lock(size_t size, struct user_struct *user)
 625 {
 626         unsigned long lock_limit, locked;
 627         int allowed = 0;
 628
 629         locked = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 630         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
 631         if (lock_limit == RLIM_INFINITY)
 632                 allowed = 1;
 633         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 634         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 635         if (!allowed &&
 636             locked + user->locked_shm > lock_limit && !capable(CAP_IPC_LOCK))
 637                 goto out;
 638         get_uid(user);
 639         user->locked_shm += locked;
 640         allowed = 1;
 641 out:
 642         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 643         return allowed;
 644 }
 645
 646 void user_shm_unlock(size_t size, struct user_struct *user)
 647 {
 648         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 649         user->locked_shm -= (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 650         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 651         free_uid(user);
 652 }