]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - mm/mlock.c
memory hotplug: fix next block calculation in is_removable
[karo-tx-linux.git] / 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 /*
35  * Mlocked pages are marked with PageMlocked() flag for efficient testing
36  * in vmscan and, possibly, the fault path; and to support semi-accurate
37  * statistics.
38  *
39  * An mlocked page [PageMlocked(page)] is unevictable.  As such, it will
40  * be placed on the LRU "unevictable" list, rather than the [in]active lists.
41  * The unevictable list is an LRU sibling list to the [in]active lists.
42  * PageUnevictable is set to indicate the unevictable state.
43  *
44  * When lazy mlocking via vmscan, it is important to ensure that the
45  * vma's VM_LOCKED status is not concurrently being modified, otherwise we
46  * may have mlocked a page that is being munlocked. So lazy mlock must take
47  * the mmap_sem for read, and verify that the vma really is locked
48  * (see mm/rmap.c).
49  */
50
51 /*
52  *  LRU accounting for clear_page_mlock()
53  */
54 void __clear_page_mlock(struct page *page)
55 {
56         VM_BUG_ON(!PageLocked(page));
57
58         if (!page->mapping) {   /* truncated ? */
59                 return;
60         }
61
62         dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
63         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCLEARED);
64         if (!isolate_lru_page(page)) {
65                 putback_lru_page(page);
66         } else {
67                 /*
68                  * We lost the race. the page already moved to evictable list.
69                  */
70                 if (PageUnevictable(page))
71                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGSTRANDED);
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)) {
84                 inc_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
85                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
86                 if (!isolate_lru_page(page))
87                         putback_lru_page(page);
88         }
89 }
90
91 /*
92  * called from munlock()/munmap() path with page supposedly on the LRU.
93  *
94  * Note:  unlike mlock_vma_page(), we can't just clear the PageMlocked
95  * [in try_to_munlock()] and then attempt to isolate the page.  We must
96  * isolate the page to keep others from messing with its unevictable
97  * and mlocked state while trying to munlock.  However, we pre-clear the
98  * mlocked state anyway as we might lose the isolation race and we might
99  * not get another chance to clear PageMlocked.  If we successfully
100  * isolate the page and try_to_munlock() detects other VM_LOCKED vmas
101  * mapping the page, it will restore the PageMlocked state, unless the page
102  * is mapped in a non-linear vma.  So, we go ahead and ClearPageMlocked(),
103  * perhaps redundantly.
104  * If we lose the isolation race, and the page is mapped by other VM_LOCKED
105  * vmas, we'll detect this in vmscan--via try_to_munlock() or try_to_unmap()
106  * either of which will restore the PageMlocked state by calling
107  * mlock_vma_page() above, if it can grab the vma's mmap sem.
108  */
109 void munlock_vma_page(struct page *page)
110 {
111         BUG_ON(!PageLocked(page));
112
113         if (TestClearPageMlocked(page)) {
114                 dec_zone_page_state(page, NR_MLOCK);
115                 if (!isolate_lru_page(page)) {
116                         int ret = try_to_munlock(page);
117                         /*
118                          * did try_to_unlock() succeed or punt?
119                          */
120                         if (ret == SWAP_SUCCESS || ret == SWAP_AGAIN)
121                                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED);
122
123                         putback_lru_page(page);
124                 } else {
125                         /*
126                          * We lost the race.  let try_to_unmap() deal
127                          * with it.  At least we get the page state and
128                          * mlock stats right.  However, page is still on
129                          * the noreclaim list.  We'll fix that up when
130                          * the page is eventually freed or we scan the
131                          * noreclaim list.
132                          */
133                         if (PageUnevictable(page))
134                                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGSTRANDED);
135                         else
136                                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED);
137                 }
138         }
139 }
140
141 /* Is the vma a continuation of the stack vma above it? */
142 static inline int vma_stack_continue(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
143 {
144         return vma && (vma->vm_end == addr) && (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN);
145 }
146
147 static inline int stack_guard_page(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr)
148 {
149         return (vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN) &&
150                 (vma->vm_start == addr) &&
151                 !vma_stack_continue(vma->vm_prev, addr);
152 }
153
154 /**
155  * __mlock_vma_pages_range() -  mlock a range of pages in the vma.
156  * @vma:   target vma
157  * @start: start address
158  * @end:   end address
159  *
160  * This takes care of making the pages present too.
161  *
162  * return 0 on success, negative error code on error.
163  *
164  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held for at least read.
165  */
166 static long __mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
167                                     unsigned long start, unsigned long end)
168 {
169         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
170         unsigned long addr = start;
171         struct page *pages[16]; /* 16 gives a reasonable batch */
172         int nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
173         int ret = 0;
174         int gup_flags;
175
176         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
177         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
178         VM_BUG_ON(start < vma->vm_start);
179         VM_BUG_ON(end   > vma->vm_end);
180         VM_BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
181
182         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_GET;
183         if (vma->vm_flags & VM_WRITE)
184                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
185
186         /* We don't try to access the guard page of a stack vma */
187         if (stack_guard_page(vma, start)) {
188                 addr += PAGE_SIZE;
189                 nr_pages--;
190         }
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 pages if/when they get faulted in.
211                  */
212                 if (ret < 0)
213                         break;
214
215                 lru_add_drain();        /* push cached pages to LRU */
216
217                 for (i = 0; i < ret; i++) {
218                         struct page *page = pages[i];
219
220                         if (page->mapping) {
221                                 /*
222                                  * That preliminary check is mainly to avoid
223                                  * the pointless overhead of lock_page on the
224                                  * ZERO_PAGE: which might bounce very badly if
225                                  * there is contention.  However, we're still
226                                  * dirtying its cacheline with get/put_page:
227                                  * we'll add another __get_user_pages flag to
228                                  * avoid it if that case turns out to matter.
229                                  */
230                                 lock_page(page);
231                                 /*
232                                  * Because we lock page here and migration is
233                                  * blocked by the elevated reference, we need
234                                  * only check for file-cache page truncation.
235                                  */
236                                 if (page->mapping)
237                                         mlock_vma_page(page);
238                                 unlock_page(page);
239                         }
240                         put_page(page); /* ref from get_user_pages() */
241                 }
242
243                 addr += ret * PAGE_SIZE;
244                 nr_pages -= ret;
245                 ret = 0;
246         }
247
248         return ret;     /* 0 or negative error code */
249 }
250
251 /*
252  * convert get_user_pages() return value to posix mlock() error
253  */
254 static int __mlock_posix_error_return(long retval)
255 {
256         if (retval == -EFAULT)
257                 retval = -ENOMEM;
258         else if (retval == -ENOMEM)
259                 retval = -EAGAIN;
260         return retval;
261 }
262
263 /**
264  * mlock_vma_pages_range() - mlock pages in specified vma range.
265  * @vma - the vma containing the specfied address range
266  * @start - starting address in @vma to mlock
267  * @end   - end address [+1] in @vma to mlock
268  *
269  * For mmap()/mremap()/expansion of mlocked vma.
270  *
271  * return 0 on success for "normal" vmas.
272  *
273  * return number of pages [> 0] to be removed from locked_vm on success
274  * of "special" vmas.
275  */
276 long mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
277                         unsigned long start, unsigned long end)
278 {
279         int nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
280         BUG_ON(!(vma->vm_flags & VM_LOCKED));
281
282         /*
283          * filter unlockable vmas
284          */
285         if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
286                 goto no_mlock;
287
288         if (!((vma->vm_flags & (VM_DONTEXPAND | VM_RESERVED)) ||
289                         is_vm_hugetlb_page(vma) ||
290                         vma == get_gate_vma(current))) {
291
292                 __mlock_vma_pages_range(vma, start, end);
293
294                 /* Hide errors from mmap() and other callers */
295                 return 0;
296         }
297
298         /*
299          * User mapped kernel pages or huge pages:
300          * make these pages present to populate the ptes, but
301          * fall thru' to reset VM_LOCKED--no need to unlock, and
302          * return nr_pages so these don't get counted against task's
303          * locked limit.  huge pages are already counted against
304          * locked vm limit.
305          */
306         make_pages_present(start, end);
307
308 no_mlock:
309         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;    /* and don't come back! */
310         return nr_pages;                /* error or pages NOT mlocked */
311 }
312
313 /*
314  * munlock_vma_pages_range() - munlock all pages in the vma range.'
315  * @vma - vma containing range to be munlock()ed.
316  * @start - start address in @vma of the range
317  * @end - end of range in @vma.
318  *
319  *  For mremap(), munmap() and exit().
320  *
321  * Called with @vma VM_LOCKED.
322  *
323  * Returns with VM_LOCKED cleared.  Callers must be prepared to
324  * deal with this.
325  *
326  * We don't save and restore VM_LOCKED here because pages are
327  * still on lru.  In unmap path, pages might be scanned by reclaim
328  * and re-mlocked by try_to_{munlock|unmap} before we unmap and
329  * free them.  This will result in freeing mlocked pages.
330  */
331 void munlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
332                              unsigned long start, unsigned long end)
333 {
334         unsigned long addr;
335
336         lru_add_drain();
337         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;
338
339         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
340                 struct page *page;
341                 /*
342                  * Although FOLL_DUMP is intended for get_dump_page(),
343                  * it just so happens that its special treatment of the
344                  * ZERO_PAGE (returning an error instead of doing get_page)
345                  * suits munlock very well (and if somehow an abnormal page
346                  * has sneaked into the range, we won't oops here: great).
347                  */
348                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
349                 if (page && !IS_ERR(page)) {
350                         lock_page(page);
351                         /*
352                          * Like in __mlock_vma_pages_range(),
353                          * because we lock page here and migration is
354                          * blocked by the elevated reference, we need
355                          * only check for file-cache page truncation.
356                          */
357                         if (page->mapping)
358                                 munlock_vma_page(page);
359                         unlock_page(page);
360                         put_page(page);
361                 }
362                 cond_resched();
363         }
364 }
365
366 /*
367  * mlock_fixup  - handle mlock[all]/munlock[all] requests.
368  *
369  * Filters out "special" vmas -- VM_LOCKED never gets set for these, and
370  * munlock is a no-op.  However, for some special vmas, we go ahead and
371  * populate the ptes via make_pages_present().
372  *
373  * For vmas that pass the filters, merge/split as appropriate.
374  */
375 static int mlock_fixup(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
376         unsigned long start, unsigned long end, unsigned int newflags)
377 {
378         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
379         pgoff_t pgoff;
380         int nr_pages;
381         int ret = 0;
382         int lock = newflags & VM_LOCKED;
383
384         if (newflags == vma->vm_flags ||
385                         (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP)))
386                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
387
388         if ((vma->vm_flags & (VM_DONTEXPAND | VM_RESERVED)) ||
389                         is_vm_hugetlb_page(vma) ||
390                         vma == get_gate_vma(current)) {
391                 if (lock)
392                         make_pages_present(start, end);
393                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
394         }
395
396         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
397         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, newflags, vma->anon_vma,
398                           vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
399         if (*prev) {
400                 vma = *prev;
401                 goto success;
402         }
403
404         if (start != vma->vm_start) {
405                 ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
406                 if (ret)
407                         goto out;
408         }
409
410         if (end != vma->vm_end) {
411                 ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
412                 if (ret)
413                         goto out;
414         }
415
416 success:
417         /*
418          * Keep track of amount of locked VM.
419          */
420         nr_pages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
421         if (!lock)
422                 nr_pages = -nr_pages;
423         mm->locked_vm += nr_pages;
424
425         /*
426          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
427          * It's okay if try_to_unmap_one unmaps a page just after we
428          * set VM_LOCKED, __mlock_vma_pages_range will bring it back.
429          */
430
431         if (lock) {
432                 vma->vm_flags = newflags;
433                 ret = __mlock_vma_pages_range(vma, start, end);
434                 if (ret < 0)
435                         ret = __mlock_posix_error_return(ret);
436         } else {
437                 munlock_vma_pages_range(vma, start, end);
438         }
439
440 out:
441         *prev = vma;
442         return ret;
443 }
444
445 static int do_mlock(unsigned long start, size_t len, int on)
446 {
447         unsigned long nstart, end, tmp;
448         struct vm_area_struct * vma, * prev;
449         int error;
450
451         len = PAGE_ALIGN(len);
452         end = start + len;
453         if (end < start)
454                 return -EINVAL;
455         if (end == start)
456                 return 0;
457         vma = find_vma_prev(current->mm, start, &prev);
458         if (!vma || vma->vm_start > start)
459                 return -ENOMEM;
460
461         if (start > vma->vm_start)
462                 prev = vma;
463
464         for (nstart = start ; ; ) {
465                 unsigned int newflags;
466
467                 /* Here we know that  vma->vm_start <= nstart < vma->vm_end. */
468
469                 newflags = vma->vm_flags | VM_LOCKED;
470                 if (!on)
471                         newflags &= ~VM_LOCKED;
472
473                 tmp = vma->vm_end;
474                 if (tmp > end)
475                         tmp = end;
476                 error = mlock_fixup(vma, &prev, nstart, tmp, newflags);
477                 if (error)
478                         break;
479                 nstart = tmp;
480                 if (nstart < prev->vm_end)
481                         nstart = prev->vm_end;
482                 if (nstart >= end)
483                         break;
484
485                 vma = prev->vm_next;
486                 if (!vma || vma->vm_start != nstart) {
487                         error = -ENOMEM;
488                         break;
489                 }
490         }
491         return error;
492 }
493
494 SYSCALL_DEFINE2(mlock, unsigned long, start, size_t, len)
495 {
496         unsigned long locked;
497         unsigned long lock_limit;
498         int error = -ENOMEM;
499
500         if (!can_do_mlock())
501                 return -EPERM;
502
503         lru_add_drain_all();    /* flush pagevec */
504
505         down_write(&current->mm->mmap_sem);
506         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
507         start &= PAGE_MASK;
508
509         locked = len >> PAGE_SHIFT;
510         locked += current->mm->locked_vm;
511
512         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
513         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
514
515         /* check against resource limits */
516         if ((locked <= lock_limit) || capable(CAP_IPC_LOCK))
517                 error = do_mlock(start, len, 1);
518         up_write(&current->mm->mmap_sem);
519         return error;
520 }
521
522 SYSCALL_DEFINE2(munlock, unsigned long, start, size_t, len)
523 {
524         int ret;
525
526         down_write(&current->mm->mmap_sem);
527         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
528         start &= PAGE_MASK;
529         ret = do_mlock(start, len, 0);
530         up_write(&current->mm->mmap_sem);
531         return ret;
532 }
533
534 static int do_mlockall(int flags)
535 {
536         struct vm_area_struct * vma, * prev = NULL;
537         unsigned int def_flags = 0;
538
539         if (flags & MCL_FUTURE)
540                 def_flags = VM_LOCKED;
541         current->mm->def_flags = def_flags;
542         if (flags == MCL_FUTURE)
543                 goto out;
544
545         for (vma = current->mm->mmap; vma ; vma = prev->vm_next) {
546                 unsigned int newflags;
547
548                 newflags = vma->vm_flags | VM_LOCKED;
549                 if (!(flags & MCL_CURRENT))
550                         newflags &= ~VM_LOCKED;
551
552                 /* Ignore errors */
553                 mlock_fixup(vma, &prev, vma->vm_start, vma->vm_end, newflags);
554         }
555 out:
556         return 0;
557 }
558
559 SYSCALL_DEFINE1(mlockall, int, flags)
560 {
561         unsigned long lock_limit;
562         int ret = -EINVAL;
563
564         if (!flags || (flags & ~(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE)))
565                 goto out;
566
567         ret = -EPERM;
568         if (!can_do_mlock())
569                 goto out;
570
571         lru_add_drain_all();    /* flush pagevec */
572
573         down_write(&current->mm->mmap_sem);
574
575         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
576         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
577
578         ret = -ENOMEM;
579         if (!(flags & MCL_CURRENT) || (current->mm->total_vm <= lock_limit) ||
580             capable(CAP_IPC_LOCK))
581                 ret = do_mlockall(flags);
582         up_write(&current->mm->mmap_sem);
583 out:
584         return ret;
585 }
586
587 SYSCALL_DEFINE0(munlockall)
588 {
589         int ret;
590
591         down_write(&current->mm->mmap_sem);
592         ret = do_mlockall(0);
593         up_write(&current->mm->mmap_sem);
594         return ret;
595 }
596
597 /*
598  * Objects with different lifetime than processes (SHM_LOCK and SHM_HUGETLB
599  * shm segments) get accounted against the user_struct instead.
600  */
601 static DEFINE_SPINLOCK(shmlock_user_lock);
602
603 int user_shm_lock(size_t size, struct user_struct *user)
604 {
605         unsigned long lock_limit, locked;
606         int allowed = 0;
607
608         locked = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
609         lock_limit = current->signal->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur;
610         if (lock_limit == RLIM_INFINITY)
611                 allowed = 1;
612         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
613         spin_lock(&shmlock_user_lock);
614         if (!allowed &&
615             locked + user->locked_shm > lock_limit && !capable(CAP_IPC_LOCK))
616                 goto out;
617         get_uid(user);
618         user->locked_shm += locked;
619         allowed = 1;
620 out:
621         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
622         return allowed;
623 }
624
625 void user_shm_unlock(size_t size, struct user_struct *user)
626 {
627         spin_lock(&shmlock_user_lock);
628         user->locked_shm -= (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
629         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
630         free_uid(user);
631 }
632
633 int account_locked_memory(struct mm_struct *mm, struct rlimit *rlim,
634                           size_t size)
635 {
636         unsigned long lim, vm, pgsz;
637         int error = -ENOMEM;
638
639         pgsz = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
640
641         down_write(&mm->mmap_sem);
642
643         lim = rlim[RLIMIT_AS].rlim_cur >> PAGE_SHIFT;
644         vm   = mm->total_vm + pgsz;
645         if (lim < vm)
646                 goto out;
647
648         lim = rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur >> PAGE_SHIFT;
649         vm   = mm->locked_vm + pgsz;
650         if (lim < vm)
651                 goto out;
652
653         mm->total_vm  += pgsz;
654         mm->locked_vm += pgsz;
655
656         error = 0;
657  out:
658         up_write(&mm->mmap_sem);
659         return error;
660 }
661
662 void refund_locked_memory(struct mm_struct *mm, size_t size)
663 {
664         unsigned long pgsz = PAGE_ALIGN(size) >> PAGE_SHIFT;
665
666         down_write(&mm->mmap_sem);
667
668         mm->total_vm  -= pgsz;
669         mm->locked_vm -= pgsz;
670
671         up_write(&mm->mmap_sem);
672 }