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         if (!isolate_lru_page(page)) {
  64                 putback_lru_page(page);
  65         } else {
  66                 /*
  67                  * Page not on the LRU yet.  Flush all pagevecs and retry.
  68                  */
  69                 lru_add_drain_all();
  70                 if (!isolate_lru_page(page))
  71                         putback_lru_page(page);
  72         }
  73 }
  74
  75 /*
  76  * Mark page as mlocked if not already.
  77  * If page on LRU, isolate and putback to move to unevictable list.
  78  */
  79 void mlock_vma_page(struct page *page)
  80 {
  81         BUG_ON(!PageLocked(page));
  82
  83         if (!TestSetPageMlocked(page) && !isolate_lru_page(page))
  84                 putback_lru_page(page);
  85 }
  86
  87 /*
  88  * called from munlock()/munmap() path with page supposedly on the LRU.
  89  *
  90  * Note:  unlike mlock_vma_page(), we can't just clear the PageMlocked
  91  * [in try_to_munlock()] and then attempt to isolate the page.  We must
  92  * isolate the page to keep others from messing with its unevictable
  93  * and mlocked state while trying to munlock.  However, we pre-clear the
  94  * mlocked state anyway as we might lose the isolation race and we might
  95  * not get another chance to clear PageMlocked.  If we successfully
  96  * isolate the page and try_to_munlock() detects other VM_LOCKED vmas
  97  * mapping the page, it will restore the PageMlocked state, unless the page
  98  * is mapped in a non-linear vma.  So, we go ahead and SetPageMlocked(),
  99  * perhaps redundantly.
 100  * If we lose the isolation race, and the page is mapped by other VM_LOCKED
 101  * vmas, we'll detect this in vmscan--via try_to_munlock() or try_to_unmap()
 102  * either of which will restore the PageMlocked state by calling
 103  * mlock_vma_page() above, if it can grab the vma's mmap sem.
 104  */
 105 static void munlock_vma_page(struct page *page)
 106 {
 107         BUG_ON(!PageLocked(page));
 108
 109         if (TestClearPageMlocked(page) && !isolate_lru_page(page)) {
 110                 try_to_munlock(page);
 111                 putback_lru_page(page);
 112         }
 113 }
 114
 115 /*
 116  * mlock a range of pages in the vma.
 117  *
 118  * This takes care of making the pages present too.
 119  *
 120  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held for write.
 121  */
 122 static int __mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 123                         unsigned long start, unsigned long end)
 124 {
 125         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 126         unsigned long addr = start;
 127         struct page *pages[16]; /* 16 gives a reasonable batch */
 128         int write = !!(vma->vm_flags & VM_WRITE);
 129         int nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
 130         int ret;
 131
 132         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK || end & ~PAGE_MASK);
 133         VM_BUG_ON(start < vma->vm_start || end > vma->vm_end);
 134         VM_BUG_ON(!rwsem_is_locked(&vma->vm_mm->mmap_sem));
 135
 136         lru_add_drain_all();    /* push cached pages to LRU */
 137
 138         while (nr_pages > 0) {
 139                 int i;
 140
 141                 cond_resched();
 142
 143                 /*
 144                  * get_user_pages makes pages present if we are
 145                  * setting mlock. and this extra reference count will
 146                  * disable migration of this page.  However, page may
 147                  * still be truncated out from under us.
 148                  */
 149                 ret = get_user_pages(current, mm, addr,
 150                                 min_t(int, nr_pages, ARRAY_SIZE(pages)),
 151                                 write, 0, pages, NULL);
 152                 /*
 153                  * This can happen for, e.g., VM_NONLINEAR regions before
 154                  * a page has been allocated and mapped at a given offset,
 155                  * or for addresses that map beyond end of a file.
 156                  * We'll mlock the the pages if/when they get faulted in.
 157                  */
 158                 if (ret < 0)
 159                         break;
 160                 if (ret == 0) {
 161                         /*
 162                          * We know the vma is there, so the only time
 163                          * we cannot get a single page should be an
 164                          * error (ret < 0) case.
 165                          */
 166                         WARN_ON(1);
 167                         break;
 168                 }
 169
 170                 lru_add_drain();        /* push cached pages to LRU */
 171
 172                 for (i = 0; i < ret; i++) {
 173                         struct page *page = pages[i];
 174
 175                         lock_page(page);
 176                         /*
 177                          * Because we lock page here and migration is blocked
 178                          * by the elevated reference, we need only check for
 179                          * page truncation (file-cache only).
 180                          */
 181                         if (page->mapping)
 182                                 mlock_vma_page(page);
 183                         unlock_page(page);
 184                         put_page(page);         /* ref from get_user_pages() */
 185
 186                         /*
 187                          * here we assume that get_user_pages() has given us
 188                          * a list of virtually contiguous pages.
 189                          */
 190                         addr += PAGE_SIZE;      /* for next get_user_pages() */
 191                         nr_pages--;
 192                 }
 193         }
 194
 195         lru_add_drain_all();    /* to update stats */
 196
 197         return 0;       /* count entire vma as locked_vm */
 198 }
 199
 200 /*
 201  * private structure for munlock page table walk
 202  */
 203 struct munlock_page_walk {
 204         struct vm_area_struct *vma;
 205         pmd_t                 *pmd; /* for migration_entry_wait() */
 206 };
 207
 208 /*
 209  * munlock normal pages for present ptes
 210  */
 211 static int __munlock_pte_handler(pte_t *ptep, unsigned long addr,
 212                                    unsigned long end, struct mm_walk *walk)
 213 {
 214         struct munlock_page_walk *mpw = walk->private;
 215         swp_entry_t entry;
 216         struct page *page;
 217         pte_t pte;
 218
 219 retry:
 220         pte = *ptep;
 221         /*
 222          * If it's a swap pte, we might be racing with page migration.
 223          */
 224         if (unlikely(!pte_present(pte))) {
 225                 if (!is_swap_pte(pte))
 226                         goto out;
 227                 entry = pte_to_swp_entry(pte);
 228                 if (is_migration_entry(entry)) {
 229                         migration_entry_wait(mpw->vma->vm_mm, mpw->pmd, addr);
 230                         goto retry;
 231                 }
 232                 goto out;
 233         }
 234
 235         page = vm_normal_page(mpw->vma, addr, pte);
 236         if (!page)
 237                 goto out;
 238
 239         lock_page(page);
 240         if (!page->mapping) {
 241                 unlock_page(page);
 242                 goto retry;
 243         }
 244         munlock_vma_page(page);
 245         unlock_page(page);
 246
 247 out:
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Save pmd for pte handler for waiting on migration entries
 253  */
 254 static int __munlock_pmd_handler(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
 255                                  unsigned long end, struct mm_walk *walk)
 256 {
 257         struct munlock_page_walk *mpw = walk->private;
 258
 259         mpw->pmd = pmd;
 260         return 0;
 261 }
 262
 263
 264 /*
 265  * munlock a range of pages in the vma using standard page table walk.
 266  *
 267  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held for write.
 268  */
 269 static void __munlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 270                               unsigned long start, unsigned long end)
 271 {
 272         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 273         struct munlock_page_walk mpw = {
 274                 .vma = vma,
 275         };
 276         struct mm_walk munlock_page_walk = {
 277                 .pmd_entry = __munlock_pmd_handler,
 278                 .pte_entry = __munlock_pte_handler,
 279                 .private = &mpw,
 280                 .mm = mm,
 281         };
 282
 283         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK || end & ~PAGE_MASK);
 284         VM_BUG_ON(!rwsem_is_locked(&vma->vm_mm->mmap_sem));
 285         VM_BUG_ON(start < vma->vm_start);
 286         VM_BUG_ON(end > vma->vm_end);
 287
 288         lru_add_drain_all();    /* push cached pages to LRU */
 289         walk_page_range(start, end, &munlock_page_walk);
 290         lru_add_drain_all();    /* to update stats */
 291 }
 292
 293 #else /* CONFIG_UNEVICTABLE_LRU */
 294
 295 /*
 296  * Just make pages present if VM_LOCKED.  No-op if unlocking.
 297  */
 298 static int __mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 299                         unsigned long start, unsigned long end)
 300 {
 301         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED)
 302                 make_pages_present(start, end);
 303         return 0;
 304 }
 305
 306 /*
 307  * munlock a range of pages in the vma -- no-op.
 308  */
 309 static void __munlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 310                               unsigned long start, unsigned long end)
 311 {
 312 }
 313 #endif /* CONFIG_UNEVICTABLE_LRU */
 314
 315 /*
 316  * mlock all pages in this vma range.  For mmap()/mremap()/...
 317  */
 318 int mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 319                         unsigned long start, unsigned long end)
 320 {
 321         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 322         int nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
 323         BUG_ON(!(vma->vm_flags & VM_LOCKED));
 324
 325         /*
 326          * filter unlockable vmas
 327          */
 328         if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
 329                 goto no_mlock;
 330
 331         if (!((vma->vm_flags & (VM_DONTEXPAND | VM_RESERVED)) ||
 332                         is_vm_hugetlb_page(vma) ||
 333                         vma == get_gate_vma(current))) {
 334                 downgrade_write(&mm->mmap_sem);
 335                 nr_pages = __mlock_vma_pages_range(vma, start, end);
 336
 337                 up_read(&mm->mmap_sem);
 338                 /* vma can change or disappear */
 339                 down_write(&mm->mmap_sem);
 340                 vma = find_vma(mm, start);
 341                 /* non-NULL vma must contain @start, but need to check @end */
 342                 if (!vma ||  end > vma->vm_end)
 343                         return -EAGAIN;
 344                 return nr_pages;
 345         }
 346
 347         /*
 348          * User mapped kernel pages or huge pages:
 349          * make these pages present to populate the ptes, but
 350          * fall thru' to reset VM_LOCKED--no need to unlock, and
 351          * return nr_pages so these don't get counted against task's
 352          * locked limit.  huge pages are already counted against
 353          * locked vm limit.
 354          */
 355         make_pages_present(start, end);
 356
 357 no_mlock:
 358         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;    /* and don't come back! */
 359         return nr_pages;                /* pages NOT mlocked */
 360 }
 361
 362
 363 /*
 364  * munlock all pages in vma.   For munmap() and exit().
 365  */
 366 void munlock_vma_pages_all(struct vm_area_struct *vma)
 367 {
 368         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;
 369         __munlock_vma_pages_range(vma, vma->vm_start, vma->vm_end);
 370 }
 371
 372 /*
 373  * mlock_fixup  - handle mlock[all]/munlock[all] requests.
 374  *
 375  * Filters out "special" vmas -- VM_LOCKED never gets set for these, and
 376  * munlock is a no-op.  However, for some special vmas, we go ahead and
 377  * populate the ptes via make_pages_present().
 378  *
 379  * For vmas that pass the filters, merge/split as appropriate.
 380  */
 381 static int mlock_fixup(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
 382         unsigned long start, unsigned long end, unsigned int newflags)
 383 {
 384         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 385         pgoff_t pgoff;
 386         int nr_pages;
 387         int ret = 0;
 388         int lock = newflags & VM_LOCKED;
 389
 390         if (newflags == vma->vm_flags ||
 391                         (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
 392                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
 393
 394         if ((vma->vm_flags & (VM_DONTEXPAND | VM_RESERVED)) ||
 395                         is_vm_hugetlb_page(vma) ||
 396                         vma == get_gate_vma(current)) {
 397                 if (lock)
 398                         make_pages_present(start, end);
 399                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
 400         }
 401
 402         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 403         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, newflags, vma->anon_vma,
 404                           vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
 405         if (*prev) {
 406                 vma = *prev;
 407                 goto success;
 408         }
 409
 410         if (start != vma->vm_start) {
 411                 ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 412                 if (ret)
 413                         goto out;
 414         }
 415
 416         if (end != vma->vm_end) {
 417                 ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 418                 if (ret)
 419                         goto out;
 420         }
 421
 422 success:
 423         /*
 424          * Keep track of amount of locked VM.
 425          */
 426         nr_pages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
 427         if (!lock)
 428                 nr_pages = -nr_pages;
 429         mm->locked_vm += nr_pages;
 430
 431         /*
 432          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
 433          * It's okay if try_to_unmap_one unmaps a page just after we
 434          * set VM_LOCKED, __mlock_vma_pages_range will bring it back.
 435          */
 436         vma->vm_flags = newflags;
 437
 438         if (lock) {
 439                 /*
 440                  * mmap_sem is currently held for write.  Downgrade the write
 441                  * lock to a read lock so that other faults, mmap scans, ...
 442                  * while we fault in all pages.
 443                  */
 444                 downgrade_write(&mm->mmap_sem);
 445
 446                 ret = __mlock_vma_pages_range(vma, start, end);
 447                 if (ret > 0) {
 448                         mm->locked_vm -= ret;
 449                         ret = 0;
 450                 }
 451                 /*
 452                  * Need to reacquire mmap sem in write mode, as our callers
 453                  * expect this.  We have no support for atomically upgrading
 454                  * a sem to write, so we need to check for ranges while sem
 455                  * is unlocked.
 456                  */
 457                 up_read(&mm->mmap_sem);
 458                 /* vma can change or disappear */
 459                 down_write(&mm->mmap_sem);
 460                 *prev = find_vma(mm, start);
 461                 /* non-NULL *prev must contain @start, but need to check @end */
 462                 if (!(*prev) || end > (*prev)->vm_end)
 463                         ret = -EAGAIN;
 464         } else {
 465                 /*
 466                  * TODO:  for unlocking, pages will already be resident, so
 467                  * we don't need to wait for allocations/reclaim/pagein, ...
 468                  * However, unlocking a very large region can still take a
 469                  * while.  Should we downgrade the semaphore for both lock
 470                  * AND unlock ?
 471                  */
 472                 __munlock_vma_pages_range(vma, start, end);
 473         }
 474
 475 out:
 476         *prev = vma;
 477         return ret;
 478 }
 479
 480 static int do_mlock(unsigned long start, size_t len, int on)
 481 {
 482         unsigned long nstart, end, tmp;
 483         struct vm_area_struct * vma, * prev;
 484         int error;
 485
 486         len = PAGE_ALIGN(len);
 487         end = start + len;
 488         if (end < start)
 489                 return -EINVAL;
 490         if (end == start)
 491                 return 0;
 492         vma = find_vma_prev(current->mm, start, &prev);
 493         if (!vma || vma->vm_start > start)
 494                 return -ENOMEM;
 495
 496         if (start > vma->vm_start)
 497                 prev = vma;
 498
 499         for (nstart = start ; ; ) {
 500                 unsigned int newflags;
 501
 502                 /* Here we know that  vma->vm_start <= nstart < vma->vm_end. */
 503
 504                 newflags = vma->vm_flags | VM_LOCKED;
 505                 if (!on)
 506                         newflags &= ~VM_LOCKED;
 507
 508                 tmp = vma->vm_end;
 509                 if (tmp > end)
 510                         tmp = end;
 511                 error = mlock_fixup(vma, &prev, nstart, tmp, newflags);
 512                 if (error)
 513                         break;
 514                 nstart = tmp;
 515                 if (nstart < prev->vm_end)
 516                         nstart = prev->vm_end;
 517                 if (nstart >= end)
 518                         break;
 519
 520                 vma = prev->vm_next;
 521                 if (!vma || vma->vm_start != nstart) {
 522                         error = -ENOMEM;
 523                         break;
 524                 }
 525         }
 526         return error;
 527 }
 528
 529 asmlinkage long sys_mlock(unsigned long start, size_t len)
 530 {
 531         unsigned long locked;
 532         unsigned long lock_limit;
 533         int error = -ENOMEM;
 534
 535         if (!can_do_mlock())
 536                 return -EPERM;
 537
 538         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 539         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 540         start &= PAGE_MASK;
 541
 542         locked = len >> PAGE_SHIFT;
 543         locked += current->mm->locked_vm;
 544
 545         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
 546         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 547
 548         /* check against resource limits */
 549         if ((locked <= lock_limit) || capable(CAP_IPC_LOCK))
 550                 error = do_mlock(start, len, 1);
 551         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 552         return error;
 553 }
 554
 555 asmlinkage long sys_munlock(unsigned long start, size_t len)
 556 {
 557         int ret;
 558
 559         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 560         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 561         start &= PAGE_MASK;
 562         ret = do_mlock(start, len, 0);
 563         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 564         return ret;
 565 }
 566
 567 static int do_mlockall(int flags)
 568 {
 569         struct vm_area_struct * vma, * prev = NULL;
 570         unsigned int def_flags = 0;
 571
 572         if (flags & MCL_FUTURE)
 573                 def_flags = VM_LOCKED;
 574         current->mm->def_flags = def_flags;
 575         if (flags == MCL_FUTURE)
 576                 goto out;
 577
 578         for (vma = current->mm->mmap; vma ; vma = prev->vm_next) {
 579                 unsigned int newflags;
 580
 581                 newflags = vma->vm_flags | VM_LOCKED;
 582                 if (!(flags & MCL_CURRENT))
 583                         newflags &= ~VM_LOCKED;
 584
 585                 /* Ignore errors */
 586                 mlock_fixup(vma, &prev, vma->vm_start, vma->vm_end, newflags);
 587         }
 588 out:
 589         return 0;
 590 }
 591
 592 asmlinkage long sys_mlockall(int flags)
 593 {
 594         unsigned long lock_limit;
 595         int ret = -EINVAL;
 596
 597         if (!flags || (flags & ~(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE)))
 598                 goto out;
 599
 600         ret = -EPERM;
 601         if (!can_do_mlock())
 602                 goto out;
 603
 604         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 605
 606         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
 607         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 608
 609         ret = -ENOMEM;
 610         if (!(flags & MCL_CURRENT) || (current->mm->total_vm <= lock_limit) ||
 611             capable(CAP_IPC_LOCK))
 612                 ret = do_mlockall(flags);
 613         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 614 out:
 615         return ret;
 616 }
 617
 618 asmlinkage long sys_munlockall(void)
 619 {
 620         int ret;
 621
 622         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 623         ret = do_mlockall(0);
 624         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 625         return ret;
 626 }
 627
 628 /*
 629  * Objects with different lifetime than processes (SHM_LOCK and SHM_HUGETLB
 630  * shm segments) get accounted against the user_struct instead.
 631  */
 632 static DEFINE_SPINLOCK(shmlock_user_lock);
 633
 634 int user_shm_lock(size_t size, struct user_struct *user)
 635 {
 636         unsigned long lock_limit, locked;
 637         int allowed = 0;
 638
 639         locked = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 640         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
 641         if (lock_limit == RLIM_INFINITY)
 642                 allowed = 1;
 643         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 644         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 645         if (!allowed &&
 646             locked + user->locked_shm > lock_limit && !capable(CAP_IPC_LOCK))
 647                 goto out;
 648         get_uid(user);
 649         user->locked_shm += locked;
 650         allowed = 1;
 651 out:
 652         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 653         return allowed;
 654 }
 655
 656 void user_shm_unlock(size_t size, struct user_struct *user)
 657 {
 658         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 659         user->locked_shm -= (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 660         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 661         free_uid(user);
 662 }