xip: support non-struct page backed memory
[linux-2.6.git] / mm / filemap_xip.c
1 /*
2  *      linux/mm/filemap_xip.c
3  *
4  * Copyright (C) 2005 IBM Corporation
5  * Author: Carsten Otte <cotte@de.ibm.com>
6  *
7  * derived from linux/mm/filemap.c - Copyright (C) Linus Torvalds
8  *
9  */
10
11 #include <linux/fs.h>
12 #include <linux/pagemap.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/uio.h>
15 #include <linux/rmap.h>
16 #include <linux/sched.h>
17 #include <asm/tlbflush.h>
18 #include <asm/io.h>
19
20 /*
21  * We do use our own empty page to avoid interference with other users
22  * of ZERO_PAGE(), such as /dev/zero
23  */
24 static struct page *__xip_sparse_page;
25
26 static struct page *xip_sparse_page(void)
27 {
28         if (!__xip_sparse_page) {
29                 struct page *page = alloc_page(GFP_HIGHUSER | __GFP_ZERO);
30
31                 if (page) {
32                         static DEFINE_SPINLOCK(xip_alloc_lock);
33                         spin_lock(&xip_alloc_lock);
34                         if (!__xip_sparse_page)
35                                 __xip_sparse_page = page;
36                         else
37                                 __free_page(page);
38                         spin_unlock(&xip_alloc_lock);
39                 }
40         }
41         return __xip_sparse_page;
42 }
43
44 /*
45  * This is a file read routine for execute in place files, and uses
46  * the mapping->a_ops->get_xip_mem() function for the actual low-level
47  * stuff.
48  *
49  * Note the struct file* is not used at all.  It may be NULL.
50  */
51 static ssize_t
52 do_xip_mapping_read(struct address_space *mapping,
53                     struct file_ra_state *_ra,
54                     struct file *filp,
55                     char __user *buf,
56                     size_t len,
57                     loff_t *ppos)
58 {
59         struct inode *inode = mapping->host;
60         pgoff_t index, end_index;
61         unsigned long offset;
62         loff_t isize, pos;
63         size_t copied = 0, error = 0;
64
65         BUG_ON(!mapping->a_ops->get_xip_mem);
66
67         pos = *ppos;
68         index = pos >> PAGE_CACHE_SHIFT;
69         offset = pos & ~PAGE_CACHE_MASK;
70
71         isize = i_size_read(inode);
72         if (!isize)
73                 goto out;
74
75         end_index = (isize - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
76         do {
77                 unsigned long nr, left;
78                 void *xip_mem;
79                 unsigned long xip_pfn;
80                 int zero = 0;
81
82                 /* nr is the maximum number of bytes to copy from this page */
83                 nr = PAGE_CACHE_SIZE;
84                 if (index >= end_index) {
85                         if (index > end_index)
86                                 goto out;
87                         nr = ((isize - 1) & ~PAGE_CACHE_MASK) + 1;
88                         if (nr <= offset) {
89                                 goto out;
90                         }
91                 }
92                 nr = nr - offset;
93                 if (nr > len)
94                         nr = len;
95
96                 error = mapping->a_ops->get_xip_mem(mapping, index, 0,
97                                                         &xip_mem, &xip_pfn);
98                 if (unlikely(error)) {
99                         if (error == -ENODATA) {
100                                 /* sparse */
101                                 zero = 1;
102                         } else
103                                 goto out;
104                 }
105
106                 /* If users can be writing to this page using arbitrary
107                  * virtual addresses, take care about potential aliasing
108                  * before reading the page on the kernel side.
109                  */
110                 if (mapping_writably_mapped(mapping))
111                         /* address based flush */ ;
112
113                 /*
114                  * Ok, we have the mem, so now we can copy it to user space...
115                  *
116                  * The actor routine returns how many bytes were actually used..
117                  * NOTE! This may not be the same as how much of a user buffer
118                  * we filled up (we may be padding etc), so we can only update
119                  * "pos" here (the actor routine has to update the user buffer
120                  * pointers and the remaining count).
121                  */
122                 if (!zero)
123                         left = __copy_to_user(buf+copied, xip_mem+offset, nr);
124                 else
125                         left = __clear_user(buf + copied, nr);
126
127                 if (left) {
128                         error = -EFAULT;
129                         goto out;
130                 }
131
132                 copied += (nr - left);
133                 offset += (nr - left);
134                 index += offset >> PAGE_CACHE_SHIFT;
135                 offset &= ~PAGE_CACHE_MASK;
136         } while (copied < len);
137
138 out:
139         *ppos = pos + copied;
140         if (filp)
141                 file_accessed(filp);
142
143         return (copied ? copied : error);
144 }
145
146 ssize_t
147 xip_file_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t *ppos)
148 {
149         if (!access_ok(VERIFY_WRITE, buf, len))
150                 return -EFAULT;
151
152         return do_xip_mapping_read(filp->f_mapping, &filp->f_ra, filp,
153                             buf, len, ppos);
154 }
155 EXPORT_SYMBOL_GPL(xip_file_read);
156
157 /*
158  * __xip_unmap is invoked from xip_unmap and
159  * xip_write
160  *
161  * This function walks all vmas of the address_space and unmaps the
162  * __xip_sparse_page when found at pgoff.
163  */
164 static void
165 __xip_unmap (struct address_space * mapping,
166                      unsigned long pgoff)
167 {
168         struct vm_area_struct *vma;
169         struct mm_struct *mm;
170         struct prio_tree_iter iter;
171         unsigned long address;
172         pte_t *pte;
173         pte_t pteval;
174         spinlock_t *ptl;
175         struct page *page;
176
177         page = __xip_sparse_page;
178         if (!page)
179                 return;
180
181         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);
182         vma_prio_tree_foreach(vma, &iter, &mapping->i_mmap, pgoff, pgoff) {
183                 mm = vma->vm_mm;
184                 address = vma->vm_start +
185                         ((pgoff - vma->vm_pgoff) << PAGE_SHIFT);
186                 BUG_ON(address < vma->vm_start || address >= vma->vm_end);
187                 pte = page_check_address(page, mm, address, &ptl);
188                 if (pte) {
189                         /* Nuke the page table entry. */
190                         flush_cache_page(vma, address, pte_pfn(*pte));
191                         pteval = ptep_clear_flush(vma, address, pte);
192                         page_remove_rmap(page, vma);
193                         dec_mm_counter(mm, file_rss);
194                         BUG_ON(pte_dirty(pteval));
195                         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
196                         page_cache_release(page);
197                 }
198         }
199         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);
200 }
201
202 /*
203  * xip_fault() is invoked via the vma operations vector for a
204  * mapped memory region to read in file data during a page fault.
205  *
206  * This function is derived from filemap_fault, but used for execute in place
207  */
208 static int xip_file_fault(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf)
209 {
210         struct file *file = vma->vm_file;
211         struct address_space *mapping = file->f_mapping;
212         struct inode *inode = mapping->host;
213         pgoff_t size;
214         void *xip_mem;
215         unsigned long xip_pfn;
216         struct page *page;
217         int error;
218
219         /* XXX: are VM_FAULT_ codes OK? */
220
221         size = (i_size_read(inode) + PAGE_CACHE_SIZE - 1) >> PAGE_CACHE_SHIFT;
222         if (vmf->pgoff >= size)
223                 return VM_FAULT_SIGBUS;
224
225         error = mapping->a_ops->get_xip_mem(mapping, vmf->pgoff, 0,
226                                                 &xip_mem, &xip_pfn);
227         if (likely(!error))
228                 goto found;
229         if (error != -ENODATA)
230                 return VM_FAULT_OOM;
231
232         /* sparse block */
233         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_MAYWRITE)) &&
234             (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYSHARE)) &&
235             (!(mapping->host->i_sb->s_flags & MS_RDONLY))) {
236                 int err;
237
238                 /* maybe shared writable, allocate new block */
239                 error = mapping->a_ops->get_xip_mem(mapping, vmf->pgoff, 1,
240                                                         &xip_mem, &xip_pfn);
241                 if (error)
242                         return VM_FAULT_SIGBUS;
243                 /* unmap sparse mappings at pgoff from all other vmas */
244                 __xip_unmap(mapping, vmf->pgoff);
245
246 found:
247                 err = vm_insert_mixed(vma, (unsigned long)vmf->virtual_address,
248                                                         xip_pfn);
249                 if (err == -ENOMEM)
250                         return VM_FAULT_OOM;
251                 BUG_ON(err);
252                 return VM_FAULT_NOPAGE;
253         } else {
254                 /* not shared and writable, use xip_sparse_page() */
255                 page = xip_sparse_page();
256                 if (!page)
257                         return VM_FAULT_OOM;
258
259                 page_cache_get(page);
260                 vmf->page = page;
261                 return 0;
262         }
263 }
264
265 static struct vm_operations_struct xip_file_vm_ops = {
266         .fault  = xip_file_fault,
267 };
268
269 int xip_file_mmap(struct file * file, struct vm_area_struct * vma)
270 {
271         BUG_ON(!file->f_mapping->a_ops->get_xip_mem);
272
273         file_accessed(file);
274         vma->vm_ops = &xip_file_vm_ops;
275         vma->vm_flags |= VM_CAN_NONLINEAR | VM_MIXEDMAP;
276         return 0;
277 }
278 EXPORT_SYMBOL_GPL(xip_file_mmap);
279
280 static ssize_t
281 __xip_file_write(struct file *filp, const char __user *buf,
282                   size_t count, loff_t pos, loff_t *ppos)
283 {
284         struct address_space * mapping = filp->f_mapping;
285         const struct address_space_operations *a_ops = mapping->a_ops;
286         struct inode    *inode = mapping->host;
287         long            status = 0;
288         size_t          bytes;
289         ssize_t         written = 0;
290
291         BUG_ON(!mapping->a_ops->get_xip_mem);
292
293         do {
294                 unsigned long index;
295                 unsigned long offset;
296                 size_t copied;
297                 void *xip_mem;
298                 unsigned long xip_pfn;
299
300                 offset = (pos & (PAGE_CACHE_SIZE -1)); /* Within page */
301                 index = pos >> PAGE_CACHE_SHIFT;
302                 bytes = PAGE_CACHE_SIZE - offset;
303                 if (bytes > count)
304                         bytes = count;
305
306                 status = a_ops->get_xip_mem(mapping, index, 0,
307                                                 &xip_mem, &xip_pfn);
308                 if (status == -ENODATA) {
309                         /* we allocate a new page unmap it */
310                         status = a_ops->get_xip_mem(mapping, index, 1,
311                                                         &xip_mem, &xip_pfn);
312                         if (!status)
313                                 /* unmap page at pgoff from all other vmas */
314                                 __xip_unmap(mapping, index);
315                 }
316
317                 if (status)
318                         break;
319
320                 copied = bytes -
321                         __copy_from_user_nocache(xip_mem + offset, buf, bytes);
322
323                 if (likely(copied > 0)) {
324                         status = copied;
325
326                         if (status >= 0) {
327                                 written += status;
328                                 count -= status;
329                                 pos += status;
330                                 buf += status;
331                         }
332                 }
333                 if (unlikely(copied != bytes))
334                         if (status >= 0)
335                                 status = -EFAULT;
336                 if (status < 0)
337                         break;
338         } while (count);
339         *ppos = pos;
340         /*
341          * No need to use i_size_read() here, the i_size
342          * cannot change under us because we hold i_mutex.
343          */
344         if (pos > inode->i_size) {
345                 i_size_write(inode, pos);
346                 mark_inode_dirty(inode);
347         }
348
349         return written ? written : status;
350 }
351
352 ssize_t
353 xip_file_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t len,
354                loff_t *ppos)
355 {
356         struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
357         struct inode *inode = mapping->host;
358         size_t count;
359         loff_t pos;
360         ssize_t ret;
361
362         mutex_lock(&inode->i_mutex);
363
364         if (!access_ok(VERIFY_READ, buf, len)) {
365                 ret=-EFAULT;
366                 goto out_up;
367         }
368
369         pos = *ppos;
370         count = len;
371
372         vfs_check_frozen(inode->i_sb, SB_FREEZE_WRITE);
373
374         /* We can write back this queue in page reclaim */
375         current->backing_dev_info = mapping->backing_dev_info;
376
377         ret = generic_write_checks(filp, &pos, &count, S_ISBLK(inode->i_mode));
378         if (ret)
379                 goto out_backing;
380         if (count == 0)
381                 goto out_backing;
382
383         ret = remove_suid(filp->f_path.dentry);
384         if (ret)
385                 goto out_backing;
386
387         file_update_time(filp);
388
389         ret = __xip_file_write (filp, buf, count, pos, ppos);
390
391  out_backing:
392         current->backing_dev_info = NULL;
393  out_up:
394         mutex_unlock(&inode->i_mutex);
395         return ret;
396 }
397 EXPORT_SYMBOL_GPL(xip_file_write);
398
399 /*
400  * truncate a page used for execute in place
401  * functionality is analog to block_truncate_page but does use get_xip_mem
402  * to get the page instead of page cache
403  */
404 int
405 xip_truncate_page(struct address_space *mapping, loff_t from)
406 {
407         pgoff_t index = from >> PAGE_CACHE_SHIFT;
408         unsigned offset = from & (PAGE_CACHE_SIZE-1);
409         unsigned blocksize;
410         unsigned length;
411         void *xip_mem;
412         unsigned long xip_pfn;
413         int err;
414
415         BUG_ON(!mapping->a_ops->get_xip_mem);
416
417         blocksize = 1 << mapping->host->i_blkbits;
418         length = offset & (blocksize - 1);
419
420         /* Block boundary? Nothing to do */
421         if (!length)
422                 return 0;
423
424         length = blocksize - length;
425
426         err = mapping->a_ops->get_xip_mem(mapping, index, 0,
427                                                 &xip_mem, &xip_pfn);
428         if (unlikely(err)) {
429                 if (err == -ENODATA)
430                         /* Hole? No need to truncate */
431                         return 0;
432                 else
433                         return err;
434         }
435         memset(xip_mem + offset, 0, length);
436         return 0;
437 }
438 EXPORT_SYMBOL_GPL(xip_truncate_page);