Pileus Git - ~andy/linux/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/export.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 (rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) != 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         if (!TestClearPageMlocked(page))
  57                 return;
  58
  59         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
  60                             -hpage_nr_pages(page));
  61         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCLEARED);
  62         if (!isolate_lru_page(page)) {
  63                 putback_lru_page(page);
  64         } else {
  65                 /*
  66                  * We lost the race. the page already moved to evictable list.
  67                  */
  68                 if (PageUnevictable(page))
  69                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGSTRANDED);
  70         }
  71 }
  72
  73 /*
  74  * Mark page as mlocked if not already.
  75  * If page on LRU, isolate and putback to move to unevictable list.
  76  */
  77 void mlock_vma_page(struct page *page)
  78 {
  79         BUG_ON(!PageLocked(page));
  80
  81         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
  82                 mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
  83                                     hpage_nr_pages(page));
  84                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
  85                 if (!isolate_lru_page(page))
  86                         putback_lru_page(page);
  87         }
  88 }
  89
  90 /**
  91  * munlock_vma_page - munlock a vma page
  92  * @page - page to be unlocked
  93  *
  94  * called from munlock()/munmap() path with page supposedly on the LRU.
  95  * When we munlock a page, because the vma where we found the page is being
  96  * munlock()ed or munmap()ed, we want to check whether other vmas hold the
  97  * page locked so that we can leave it on the unevictable lru list and not
  98  * bother vmscan with it.  However, to walk the page's rmap list in
  99  * try_to_munlock() we must isolate the page from the LRU.  If some other
 100  * task has removed the page from the LRU, we won't be able to do that.
 101  * So we clear the PageMlocked as we might not get another chance.  If we
 102  * can't isolate the page, we leave it for putback_lru_page() and vmscan
 103  * [page_referenced()/try_to_unmap()] to deal with.
 104  */
 105 void munlock_vma_page(struct page *page)
 106 {
 107         BUG_ON(!PageLocked(page));
 108
 109         if (TestClearPageMlocked(page)) {
 110                 mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
 111                                     -hpage_nr_pages(page));
 112                 if (!isolate_lru_page(page)) {
 113                         int ret = SWAP_AGAIN;
 114
 115                         /*
 116                          * Optimization: if the page was mapped just once,
 117                          * that's our mapping and we don't need to check all the
 118                          * other vmas.
 119                          */
 120                         if (page_mapcount(page) > 1)
 121                                 ret = try_to_munlock(page);
 122                         /*
 123                          * did try_to_unlock() succeed or punt?
 124                          */
 125                         if (ret != SWAP_MLOCK)
 126                                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED);
 127
 128                         putback_lru_page(page);
 129                 } else {
 130                         /*
 131                          * Some other task has removed the page from the LRU.
 132                          * putback_lru_page() will take care of removing the
 133                          * page from the unevictable list, if necessary.
 134                          * vmscan [page_referenced()] will move the page back
 135                          * to the unevictable list if some other vma has it
 136                          * mlocked.
 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 a range of pages in the vma.
 148  * @vma:   target vma
 149  * @start: start address
 150  * @end:   end address
 151  *
 152  * This takes care of making the pages present too.
 153  *
 154  * return 0 on success, negative error code on error.
 155  *
 156  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held for at least read.
 157  */
 158 long __mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 159                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
 160 {
 161         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 162         unsigned long addr = start;
 163         int nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
 164         int gup_flags;
 165
 166         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 167         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
 168         VM_BUG_ON(start < vma->vm_start);
 169         VM_BUG_ON(end   > vma->vm_end);
 170         VM_BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
 171
 172         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_MLOCK;
 173         /*
 174          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
 175          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
 176          * and we would not want to dirty them for nothing.
 177          */
 178         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
 179                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
 180
 181         /*
 182          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
 183          * other than PROT_NONE.
 184          */
 185         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
 186                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
 187
 188         return __get_user_pages(current, mm, addr, nr_pages, gup_flags,
 189                                 NULL, NULL, nonblocking);
 190 }
 191
 192 /*
 193  * convert get_user_pages() return value to posix mlock() error
 194  */
 195 static int __mlock_posix_error_return(long retval)
 196 {
 197         if (retval == -EFAULT)
 198                 retval = -ENOMEM;
 199         else if (retval == -ENOMEM)
 200                 retval = -EAGAIN;
 201         return retval;
 202 }
 203
 204 /*
 205  * munlock_vma_pages_range() - munlock all pages in the vma range.'
 206  * @vma - vma containing range to be munlock()ed.
 207  * @start - start address in @vma of the range
 208  * @end - end of range in @vma.
 209  *
 210  *  For mremap(), munmap() and exit().
 211  *
 212  * Called with @vma VM_LOCKED.
 213  *
 214  * Returns with VM_LOCKED cleared.  Callers must be prepared to
 215  * deal with this.
 216  *
 217  * We don't save and restore VM_LOCKED here because pages are
 218  * still on lru.  In unmap path, pages might be scanned by reclaim
 219  * and re-mlocked by try_to_{munlock|unmap} before we unmap and
 220  * free them.  This will result in freeing mlocked pages.
 221  */
 222 void munlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 223                              unsigned long start, unsigned long end)
 224 {
 225         unsigned long addr;
 226
 227         lru_add_drain();
 228         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;
 229
 230         for (addr = start; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 231                 struct page *page;
 232                 /*
 233                  * Although FOLL_DUMP is intended for get_dump_page(),
 234                  * it just so happens that its special treatment of the
 235                  * ZERO_PAGE (returning an error instead of doing get_page)
 236                  * suits munlock very well (and if somehow an abnormal page
 237                  * has sneaked into the range, we won't oops here: great).
 238                  */
 239                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_GET | FOLL_DUMP);
 240                 if (page && !IS_ERR(page)) {
 241                         lock_page(page);
 242                         munlock_vma_page(page);
 243                         unlock_page(page);
 244                         put_page(page);
 245                 }
 246                 cond_resched();
 247         }
 248 }
 249
 250 /*
 251  * mlock_fixup  - handle mlock[all]/munlock[all] requests.
 252  *
 253  * Filters out "special" vmas -- VM_LOCKED never gets set for these, and
 254  * munlock is a no-op.  However, for some special vmas, we go ahead and
 255  * populate the ptes.
 256  *
 257  * For vmas that pass the filters, merge/split as appropriate.
 258  */
 259 static int mlock_fixup(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
 260         unsigned long start, unsigned long end, vm_flags_t newflags)
 261 {
 262         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 263         pgoff_t pgoff;
 264         int nr_pages;
 265         int ret = 0;
 266         int lock = !!(newflags & VM_LOCKED);
 267
 268         if (newflags == vma->vm_flags || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL) ||
 269             is_vm_hugetlb_page(vma) || vma == get_gate_vma(current->mm))
 270                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
 271
 272         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 273         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, newflags, vma->anon_vma,
 274                           vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
 275         if (*prev) {
 276                 vma = *prev;
 277                 goto success;
 278         }
 279
 280         if (start != vma->vm_start) {
 281                 ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 282                 if (ret)
 283                         goto out;
 284         }
 285
 286         if (end != vma->vm_end) {
 287                 ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 288                 if (ret)
 289                         goto out;
 290         }
 291
 292 success:
 293         /*
 294          * Keep track of amount of locked VM.
 295          */
 296         nr_pages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
 297         if (!lock)
 298                 nr_pages = -nr_pages;
 299         mm->locked_vm += nr_pages;
 300
 301         /*
 302          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
 303          * It's okay if try_to_unmap_one unmaps a page just after we
 304          * set VM_LOCKED, __mlock_vma_pages_range will bring it back.
 305          */
 306
 307         if (lock)
 308                 vma->vm_flags = newflags;
 309         else
 310                 munlock_vma_pages_range(vma, start, end);
 311
 312 out:
 313         *prev = vma;
 314         return ret;
 315 }
 316
 317 static int do_mlock(unsigned long start, size_t len, int on)
 318 {
 319         unsigned long nstart, end, tmp;
 320         struct vm_area_struct * vma, * prev;
 321         int error;
 322
 323         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 324         VM_BUG_ON(len != PAGE_ALIGN(len));
 325         end = start + len;
 326         if (end < start)
 327                 return -EINVAL;
 328         if (end == start)
 329                 return 0;
 330         vma = find_vma(current->mm, start);
 331         if (!vma || vma->vm_start > start)
 332                 return -ENOMEM;
 333
 334         prev = vma->vm_prev;
 335         if (start > vma->vm_start)
 336                 prev = vma;
 337
 338         for (nstart = start ; ; ) {
 339                 vm_flags_t newflags;
 340
 341                 /* Here we know that  vma->vm_start <= nstart < vma->vm_end. */
 342
 343                 newflags = vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
 344                 if (on)
 345                         newflags |= VM_LOCKED | VM_POPULATE;
 346
 347                 tmp = vma->vm_end;
 348                 if (tmp > end)
 349                         tmp = end;
 350                 error = mlock_fixup(vma, &prev, nstart, tmp, newflags);
 351                 if (error)
 352                         break;
 353                 nstart = tmp;
 354                 if (nstart < prev->vm_end)
 355                         nstart = prev->vm_end;
 356                 if (nstart >= end)
 357                         break;
 358
 359                 vma = prev->vm_next;
 360                 if (!vma || vma->vm_start != nstart) {
 361                         error = -ENOMEM;
 362                         break;
 363                 }
 364         }
 365         return error;
 366 }
 367
 368 /*
 369  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
 370  *
 371  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
 372  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
 373  * mmap_sem must not be held.
 374  */
 375 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
 376 {
 377         struct mm_struct *mm = current->mm;
 378         unsigned long end, nstart, nend;
 379         struct vm_area_struct *vma = NULL;
 380         int locked = 0;
 381         int ret = 0;
 382
 383         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 384         VM_BUG_ON(len != PAGE_ALIGN(len));
 385         end = start + len;
 386
 387         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
 388                 /*
 389                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
 390                  * Find first corresponding VMA.
 391                  */
 392                 if (!locked) {
 393                         locked = 1;
 394                         down_read(&mm->mmap_sem);
 395                         vma = find_vma(mm, nstart);
 396                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
 397                         vma = vma->vm_next;
 398                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
 399                         break;
 400                 /*
 401                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
 402                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
 403                  */
 404                 nend = min(end, vma->vm_end);
 405                 if ((vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP | VM_POPULATE)) !=
 406                     VM_POPULATE)
 407                         continue;
 408                 if (nstart < vma->vm_start)
 409                         nstart = vma->vm_start;
 410                 /*
 411                  * Now fault in a range of pages. __mlock_vma_pages_range()
 412                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
 413                  * if the vma was already munlocked.
 414                  */
 415                 ret = __mlock_vma_pages_range(vma, nstart, nend, &locked);
 416                 if (ret < 0) {
 417                         if (ignore_errors) {
 418                                 ret = 0;
 419                                 continue;       /* continue at next VMA */
 420                         }
 421                         ret = __mlock_posix_error_return(ret);
 422                         break;
 423                 }
 424                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
 425                 ret = 0;
 426         }
 427         if (locked)
 428                 up_read(&mm->mmap_sem);
 429         return ret;     /* 0 or negative error code */
 430 }
 431
 432 SYSCALL_DEFINE2(mlock, unsigned long, start, size_t, len)
 433 {
 434         unsigned long locked;
 435         unsigned long lock_limit;
 436         int error = -ENOMEM;
 437
 438         if (!can_do_mlock())
 439                 return -EPERM;
 440
 441         lru_add_drain_all();    /* flush pagevec */
 442
 443         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 444         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 445         start &= PAGE_MASK;
 446
 447         locked = len >> PAGE_SHIFT;
 448         locked += current->mm->locked_vm;
 449
 450         lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK);
 451         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 452
 453         /* check against resource limits */
 454         if ((locked <= lock_limit) || capable(CAP_IPC_LOCK))
 455                 error = do_mlock(start, len, 1);
 456         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 457         if (!error)
 458                 error = __mm_populate(start, len, 0);
 459         return error;
 460 }
 461
 462 SYSCALL_DEFINE2(munlock, unsigned long, start, size_t, len)
 463 {
 464         int ret;
 465
 466         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 467         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 468         start &= PAGE_MASK;
 469         ret = do_mlock(start, len, 0);
 470         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 471         return ret;
 472 }
 473
 474 static int do_mlockall(int flags)
 475 {
 476         struct vm_area_struct * vma, * prev = NULL;
 477
 478         if (flags & MCL_FUTURE)
 479                 current->mm->def_flags |= VM_LOCKED | VM_POPULATE;
 480         else
 481                 current->mm->def_flags &= ~(VM_LOCKED | VM_POPULATE);
 482         if (flags == MCL_FUTURE)
 483                 goto out;
 484
 485         for (vma = current->mm->mmap; vma ; vma = prev->vm_next) {
 486                 vm_flags_t newflags;
 487
 488                 newflags = vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
 489                 if (flags & MCL_CURRENT)
 490                         newflags |= VM_LOCKED | VM_POPULATE;
 491
 492                 /* Ignore errors */
 493                 mlock_fixup(vma, &prev, vma->vm_start, vma->vm_end, newflags);
 494         }
 495 out:
 496         return 0;
 497 }
 498
 499 SYSCALL_DEFINE1(mlockall, int, flags)
 500 {
 501         unsigned long lock_limit;
 502         int ret = -EINVAL;
 503
 504         if (!flags || (flags & ~(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE)))
 505                 goto out;
 506
 507         ret = -EPERM;
 508         if (!can_do_mlock())
 509                 goto out;
 510
 511         if (flags & MCL_CURRENT)
 512                 lru_add_drain_all();    /* flush pagevec */
 513
 514         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 515
 516         lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK);
 517         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 518
 519         ret = -ENOMEM;
 520         if (!(flags & MCL_CURRENT) || (current->mm->total_vm <= lock_limit) ||
 521             capable(CAP_IPC_LOCK))
 522                 ret = do_mlockall(flags);
 523         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 524         if (!ret && (flags & MCL_CURRENT))
 525                 mm_populate(0, TASK_SIZE);
 526 out:
 527         return ret;
 528 }
 529
 530 SYSCALL_DEFINE0(munlockall)
 531 {
 532         int ret;
 533
 534         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 535         ret = do_mlockall(0);
 536         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 537         return ret;
 538 }
 539
 540 /*
 541  * Objects with different lifetime than processes (SHM_LOCK and SHM_HUGETLB
 542  * shm segments) get accounted against the user_struct instead.
 543  */
 544 static DEFINE_SPINLOCK(shmlock_user_lock);
 545
 546 int user_shm_lock(size_t size, struct user_struct *user)
 547 {
 548         unsigned long lock_limit, locked;
 549         int allowed = 0;
 550
 551         locked = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 552         lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK);
 553         if (lock_limit == RLIM_INFINITY)
 554                 allowed = 1;
 555         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 556         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 557         if (!allowed &&
 558             locked + user->locked_shm > lock_limit && !capable(CAP_IPC_LOCK))
 559                 goto out;
 560         get_uid(user);
 561         user->locked_shm += locked;
 562         allowed = 1;
 563 out:
 564         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 565         return allowed;
 566 }
 567
 568 void user_shm_unlock(size_t size, struct user_struct *user)
 569 {
 570         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 571         user->locked_shm -= (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 572         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 573         free_uid(user);
 574 }