mm: madvise avoid exclusive mmap_sem
[linux-2.6.git] / mm / madvise.c
1 /*
2  *      linux/mm/madvise.c
3  *
4  * Copyright (C) 1999  Linus Torvalds
5  * Copyright (C) 2002  Christoph Hellwig
6  */
7
8 #include <linux/mman.h>
9 #include <linux/pagemap.h>
10 #include <linux/syscalls.h>
11 #include <linux/mempolicy.h>
12 #include <linux/hugetlb.h>
13
14 /*
15  * Any behaviour which results in changes to the vma->vm_flags needs to
16  * take mmap_sem for writing. Others, which simply traverse vmas, need
17  * to only take it for reading.
18  */
19 static int madvise_need_mmap_write(int behavior)
20 {
21         switch (behavior) {
22         case MADV_REMOVE:
23         case MADV_WILLNEED:
24         case MADV_DONTNEED:
25                 return 0;
26         default:
27                 /* be safe, default to 1. list exceptions explicitly */
28                 return 1;
29         }
30 }
31
32 /*
33  * We can potentially split a vm area into separate
34  * areas, each area with its own behavior.
35  */
36 static long madvise_behavior(struct vm_area_struct * vma,
37                      struct vm_area_struct **prev,
38                      unsigned long start, unsigned long end, int behavior)
39 {
40         struct mm_struct * mm = vma->vm_mm;
41         int error = 0;
42         pgoff_t pgoff;
43         int new_flags = vma->vm_flags;
44
45         switch (behavior) {
46         case MADV_NORMAL:
47                 new_flags = new_flags & ~VM_RAND_READ & ~VM_SEQ_READ;
48                 break;
49         case MADV_SEQUENTIAL:
50                 new_flags = (new_flags & ~VM_RAND_READ) | VM_SEQ_READ;
51                 break;
52         case MADV_RANDOM:
53                 new_flags = (new_flags & ~VM_SEQ_READ) | VM_RAND_READ;
54                 break;
55         case MADV_DONTFORK:
56                 new_flags |= VM_DONTCOPY;
57                 break;
58         case MADV_DOFORK:
59                 new_flags &= ~VM_DONTCOPY;
60                 break;
61         }
62
63         if (new_flags == vma->vm_flags) {
64                 *prev = vma;
65                 goto out;
66         }
67
68         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
69         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, new_flags, vma->anon_vma,
70                                 vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
71         if (*prev) {
72                 vma = *prev;
73                 goto success;
74         }
75
76         *prev = vma;
77
78         if (start != vma->vm_start) {
79                 error = split_vma(mm, vma, start, 1);
80                 if (error)
81                         goto out;
82         }
83
84         if (end != vma->vm_end) {
85                 error = split_vma(mm, vma, end, 0);
86                 if (error)
87                         goto out;
88         }
89
90 success:
91         /*
92          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
93          */
94         vma->vm_flags = new_flags;
95
96 out:
97         if (error == -ENOMEM)
98                 error = -EAGAIN;
99         return error;
100 }
101
102 /*
103  * Schedule all required I/O operations.  Do not wait for completion.
104  */
105 static long madvise_willneed(struct vm_area_struct * vma,
106                              struct vm_area_struct ** prev,
107                              unsigned long start, unsigned long end)
108 {
109         struct file *file = vma->vm_file;
110
111         if (!file)
112                 return -EBADF;
113
114         if (file->f_mapping->a_ops->get_xip_page) {
115                 /* no bad return value, but ignore advice */
116                 return 0;
117         }
118
119         *prev = vma;
120         start = ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
121         if (end > vma->vm_end)
122                 end = vma->vm_end;
123         end = ((end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
124
125         force_page_cache_readahead(file->f_mapping,
126                         file, start, max_sane_readahead(end - start));
127         return 0;
128 }
129
130 /*
131  * Application no longer needs these pages.  If the pages are dirty,
132  * it's OK to just throw them away.  The app will be more careful about
133  * data it wants to keep.  Be sure to free swap resources too.  The
134  * zap_page_range call sets things up for refill_inactive to actually free
135  * these pages later if no one else has touched them in the meantime,
136  * although we could add these pages to a global reuse list for
137  * refill_inactive to pick up before reclaiming other pages.
138  *
139  * NB: This interface discards data rather than pushes it out to swap,
140  * as some implementations do.  This has performance implications for
141  * applications like large transactional databases which want to discard
142  * pages in anonymous maps after committing to backing store the data
143  * that was kept in them.  There is no reason to write this data out to
144  * the swap area if the application is discarding it.
145  *
146  * An interface that causes the system to free clean pages and flush
147  * dirty pages is already available as msync(MS_INVALIDATE).
148  */
149 static long madvise_dontneed(struct vm_area_struct * vma,
150                              struct vm_area_struct ** prev,
151                              unsigned long start, unsigned long end)
152 {
153         *prev = vma;
154         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_HUGETLB|VM_PFNMAP))
155                 return -EINVAL;
156
157         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
158                 struct zap_details details = {
159                         .nonlinear_vma = vma,
160                         .last_index = ULONG_MAX,
161                 };
162                 zap_page_range(vma, start, end - start, &details);
163         } else
164                 zap_page_range(vma, start, end - start, NULL);
165         return 0;
166 }
167
168 /*
169  * Application wants to free up the pages and associated backing store.
170  * This is effectively punching a hole into the middle of a file.
171  *
172  * NOTE: Currently, only shmfs/tmpfs is supported for this operation.
173  * Other filesystems return -ENOSYS.
174  */
175 static long madvise_remove(struct vm_area_struct *vma,
176                                 struct vm_area_struct **prev,
177                                 unsigned long start, unsigned long end)
178 {
179         struct address_space *mapping;
180         loff_t offset, endoff;
181         int error;
182
183         *prev = NULL;   /* tell sys_madvise we drop mmap_sem */
184
185         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_NONLINEAR|VM_HUGETLB))
186                 return -EINVAL;
187
188         if (!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping
189                 || !vma->vm_file->f_mapping->host) {
190                         return -EINVAL;
191         }
192
193         if ((vma->vm_flags & (VM_SHARED|VM_WRITE)) != (VM_SHARED|VM_WRITE))
194                 return -EACCES;
195
196         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
197
198         offset = (loff_t)(start - vma->vm_start)
199                         + ((loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT);
200         endoff = (loff_t)(end - vma->vm_start - 1)
201                         + ((loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT);
202
203         /* vmtruncate_range needs to take i_mutex and i_alloc_sem */
204         up_read(&current->mm->mmap_sem);
205         error = vmtruncate_range(mapping->host, offset, endoff);
206         down_read(&current->mm->mmap_sem);
207         return error;
208 }
209
210 static long
211 madvise_vma(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
212                 unsigned long start, unsigned long end, int behavior)
213 {
214         long error;
215
216         switch (behavior) {
217         case MADV_DOFORK:
218                 if (vma->vm_flags & VM_IO) {
219                         error = -EINVAL;
220                         break;
221                 }
222         case MADV_DONTFORK:
223         case MADV_NORMAL:
224         case MADV_SEQUENTIAL:
225         case MADV_RANDOM:
226                 error = madvise_behavior(vma, prev, start, end, behavior);
227                 break;
228         case MADV_REMOVE:
229                 error = madvise_remove(vma, prev, start, end);
230                 break;
231
232         case MADV_WILLNEED:
233                 error = madvise_willneed(vma, prev, start, end);
234                 break;
235
236         case MADV_DONTNEED:
237                 error = madvise_dontneed(vma, prev, start, end);
238                 break;
239
240         default:
241                 error = -EINVAL;
242                 break;
243         }
244         return error;
245 }
246
247 /*
248  * The madvise(2) system call.
249  *
250  * Applications can use madvise() to advise the kernel how it should
251  * handle paging I/O in this VM area.  The idea is to help the kernel
252  * use appropriate read-ahead and caching techniques.  The information
253  * provided is advisory only, and can be safely disregarded by the
254  * kernel without affecting the correct operation of the application.
255  *
256  * behavior values:
257  *  MADV_NORMAL - the default behavior is to read clusters.  This
258  *              results in some read-ahead and read-behind.
259  *  MADV_RANDOM - the system should read the minimum amount of data
260  *              on any access, since it is unlikely that the appli-
261  *              cation will need more than what it asks for.
262  *  MADV_SEQUENTIAL - pages in the given range will probably be accessed
263  *              once, so they can be aggressively read ahead, and
264  *              can be freed soon after they are accessed.
265  *  MADV_WILLNEED - the application is notifying the system to read
266  *              some pages ahead.
267  *  MADV_DONTNEED - the application is finished with the given range,
268  *              so the kernel can free resources associated with it.
269  *  MADV_REMOVE - the application wants to free up the given range of
270  *              pages and associated backing store.
271  *
272  * return values:
273  *  zero    - success
274  *  -EINVAL - start + len < 0, start is not page-aligned,
275  *              "behavior" is not a valid value, or application
276  *              is attempting to release locked or shared pages.
277  *  -ENOMEM - addresses in the specified range are not currently
278  *              mapped, or are outside the AS of the process.
279  *  -EIO    - an I/O error occurred while paging in data.
280  *  -EBADF  - map exists, but area maps something that isn't a file.
281  *  -EAGAIN - a kernel resource was temporarily unavailable.
282  */
283 asmlinkage long sys_madvise(unsigned long start, size_t len_in, int behavior)
284 {
285         unsigned long end, tmp;
286         struct vm_area_struct * vma, *prev;
287         int unmapped_error = 0;
288         int error = -EINVAL;
289         size_t len;
290
291         if (madvise_need_mmap_write(behavior))
292                 down_write(&current->mm->mmap_sem);
293         else
294                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
295
296         if (start & ~PAGE_MASK)
297                 goto out;
298         len = (len_in + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
299
300         /* Check to see whether len was rounded up from small -ve to zero */
301         if (len_in && !len)
302                 goto out;
303
304         end = start + len;
305         if (end < start)
306                 goto out;
307
308         error = 0;
309         if (end == start)
310                 goto out;
311
312         /*
313          * If the interval [start,end) covers some unmapped address
314          * ranges, just ignore them, but return -ENOMEM at the end.
315          * - different from the way of handling in mlock etc.
316          */
317         vma = find_vma_prev(current->mm, start, &prev);
318         if (vma && start > vma->vm_start)
319                 prev = vma;
320
321         for (;;) {
322                 /* Still start < end. */
323                 error = -ENOMEM;
324                 if (!vma)
325                         goto out;
326
327                 /* Here start < (end|vma->vm_end). */
328                 if (start < vma->vm_start) {
329                         unmapped_error = -ENOMEM;
330                         start = vma->vm_start;
331                         if (start >= end)
332                                 goto out;
333                 }
334
335                 /* Here vma->vm_start <= start < (end|vma->vm_end) */
336                 tmp = vma->vm_end;
337                 if (end < tmp)
338                         tmp = end;
339
340                 /* Here vma->vm_start <= start < tmp <= (end|vma->vm_end). */
341                 error = madvise_vma(vma, &prev, start, tmp, behavior);
342                 if (error)
343                         goto out;
344                 start = tmp;
345                 if (prev && start < prev->vm_end)
346                         start = prev->vm_end;
347                 error = unmapped_error;
348                 if (start >= end)
349                         goto out;
350                 if (prev)
351                         vma = prev->vm_next;
352                 else    /* madvise_remove dropped mmap_sem */
353                         vma = find_vma(current->mm, start);
354         }
355 out:
356         if (madvise_need_mmap_write(behavior))
357                 up_write(&current->mm->mmap_sem);
358         else
359                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
360
361         return error;
362 }