HWPOISON: Add madvise() based injector for hardware poisoned pages v4
[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 #include <linux/sched.h>
14
15 /*
16  * Any behaviour which results in changes to the vma->vm_flags needs to
17  * take mmap_sem for writing. Others, which simply traverse vmas, need
18  * to only take it for reading.
19  */
20 static int madvise_need_mmap_write(int behavior)
21 {
22         switch (behavior) {
23         case MADV_REMOVE:
24         case MADV_WILLNEED:
25         case MADV_DONTNEED:
26                 return 0;
27         default:
28                 /* be safe, default to 1. list exceptions explicitly */
29                 return 1;
30         }
31 }
32
33 /*
34  * We can potentially split a vm area into separate
35  * areas, each area with its own behavior.
36  */
37 static long madvise_behavior(struct vm_area_struct * vma,
38                      struct vm_area_struct **prev,
39                      unsigned long start, unsigned long end, int behavior)
40 {
41         struct mm_struct * mm = vma->vm_mm;
42         int error = 0;
43         pgoff_t pgoff;
44         int new_flags = vma->vm_flags;
45
46         switch (behavior) {
47         case MADV_NORMAL:
48                 new_flags = new_flags & ~VM_RAND_READ & ~VM_SEQ_READ;
49                 break;
50         case MADV_SEQUENTIAL:
51                 new_flags = (new_flags & ~VM_RAND_READ) | VM_SEQ_READ;
52                 break;
53         case MADV_RANDOM:
54                 new_flags = (new_flags & ~VM_SEQ_READ) | VM_RAND_READ;
55                 break;
56         case MADV_DONTFORK:
57                 new_flags |= VM_DONTCOPY;
58                 break;
59         case MADV_DOFORK:
60                 new_flags &= ~VM_DONTCOPY;
61                 break;
62         }
63
64         if (new_flags == vma->vm_flags) {
65                 *prev = vma;
66                 goto out;
67         }
68
69         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
70         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, new_flags, vma->anon_vma,
71                                 vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
72         if (*prev) {
73                 vma = *prev;
74                 goto success;
75         }
76
77         *prev = vma;
78
79         if (start != vma->vm_start) {
80                 error = split_vma(mm, vma, start, 1);
81                 if (error)
82                         goto out;
83         }
84
85         if (end != vma->vm_end) {
86                 error = split_vma(mm, vma, end, 0);
87                 if (error)
88                         goto out;
89         }
90
91 success:
92         /*
93          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
94          */
95         vma->vm_flags = new_flags;
96
97 out:
98         if (error == -ENOMEM)
99                 error = -EAGAIN;
100         return error;
101 }
102
103 /*
104  * Schedule all required I/O operations.  Do not wait for completion.
105  */
106 static long madvise_willneed(struct vm_area_struct * vma,
107                              struct vm_area_struct ** prev,
108                              unsigned long start, unsigned long end)
109 {
110         struct file *file = vma->vm_file;
111
112         if (!file)
113                 return -EBADF;
114
115         if (file->f_mapping->a_ops->get_xip_mem) {
116                 /* no bad return value, but ignore advice */
117                 return 0;
118         }
119
120         *prev = vma;
121         start = ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
122         if (end > vma->vm_end)
123                 end = vma->vm_end;
124         end = ((end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
125
126         force_page_cache_readahead(file->f_mapping, file, start, 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 shrink_active_list 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  * shrink_active_list 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 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
211 /*
212  * Error injection support for memory error handling.
213  */
214 static int madvise_hwpoison(unsigned long start, unsigned long end)
215 {
216         int ret = 0;
217
218         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
219                 return -EPERM;
220         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
221                 struct page *p;
222                 int ret = get_user_pages(current, current->mm, start, 1,
223                                                 0, 0, &p, NULL);
224                 if (ret != 1)
225                         return ret;
226                 printk(KERN_INFO "Injecting memory failure for page %lx at %lx\n",
227                        page_to_pfn(p), start);
228                 /* Ignore return value for now */
229                 __memory_failure(page_to_pfn(p), 0, 1);
230                 put_page(p);
231         }
232         return ret;
233 }
234 #endif
235
236 static long
237 madvise_vma(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
238                 unsigned long start, unsigned long end, int behavior)
239 {
240         long error;
241
242         switch (behavior) {
243         case MADV_DOFORK:
244                 if (vma->vm_flags & VM_IO) {
245                         error = -EINVAL;
246                         break;
247                 }
248         case MADV_DONTFORK:
249         case MADV_NORMAL:
250         case MADV_SEQUENTIAL:
251         case MADV_RANDOM:
252                 error = madvise_behavior(vma, prev, start, end, behavior);
253                 break;
254         case MADV_REMOVE:
255                 error = madvise_remove(vma, prev, start, end);
256                 break;
257
258         case MADV_WILLNEED:
259                 error = madvise_willneed(vma, prev, start, end);
260                 break;
261
262         case MADV_DONTNEED:
263                 error = madvise_dontneed(vma, prev, start, end);
264                 break;
265
266         default:
267                 BUG();
268                 break;
269         }
270         return error;
271 }
272
273 static int
274 madvise_behavior_valid(int behavior)
275 {
276         switch (behavior) {
277         case MADV_DOFORK:
278         case MADV_DONTFORK:
279         case MADV_NORMAL:
280         case MADV_SEQUENTIAL:
281         case MADV_RANDOM:
282         case MADV_REMOVE:
283         case MADV_WILLNEED:
284         case MADV_DONTNEED:
285                 return 1;
286
287         default:
288                 return 0;
289         }
290 }
291 /*
292  * The madvise(2) system call.
293  *
294  * Applications can use madvise() to advise the kernel how it should
295  * handle paging I/O in this VM area.  The idea is to help the kernel
296  * use appropriate read-ahead and caching techniques.  The information
297  * provided is advisory only, and can be safely disregarded by the
298  * kernel without affecting the correct operation of the application.
299  *
300  * behavior values:
301  *  MADV_NORMAL - the default behavior is to read clusters.  This
302  *              results in some read-ahead and read-behind.
303  *  MADV_RANDOM - the system should read the minimum amount of data
304  *              on any access, since it is unlikely that the appli-
305  *              cation will need more than what it asks for.
306  *  MADV_SEQUENTIAL - pages in the given range will probably be accessed
307  *              once, so they can be aggressively read ahead, and
308  *              can be freed soon after they are accessed.
309  *  MADV_WILLNEED - the application is notifying the system to read
310  *              some pages ahead.
311  *  MADV_DONTNEED - the application is finished with the given range,
312  *              so the kernel can free resources associated with it.
313  *  MADV_REMOVE - the application wants to free up the given range of
314  *              pages and associated backing store.
315  *
316  * return values:
317  *  zero    - success
318  *  -EINVAL - start + len < 0, start is not page-aligned,
319  *              "behavior" is not a valid value, or application
320  *              is attempting to release locked or shared pages.
321  *  -ENOMEM - addresses in the specified range are not currently
322  *              mapped, or are outside the AS of the process.
323  *  -EIO    - an I/O error occurred while paging in data.
324  *  -EBADF  - map exists, but area maps something that isn't a file.
325  *  -EAGAIN - a kernel resource was temporarily unavailable.
326  */
327 SYSCALL_DEFINE3(madvise, unsigned long, start, size_t, len_in, int, behavior)
328 {
329         unsigned long end, tmp;
330         struct vm_area_struct * vma, *prev;
331         int unmapped_error = 0;
332         int error = -EINVAL;
333         int write;
334         size_t len;
335
336 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
337         if (behavior == MADV_HWPOISON)
338                 return madvise_hwpoison(start, start+len_in);
339 #endif
340         if (!madvise_behavior_valid(behavior))
341                 return error;
342
343         write = madvise_need_mmap_write(behavior);
344         if (write)
345                 down_write(&current->mm->mmap_sem);
346         else
347                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
348
349         if (start & ~PAGE_MASK)
350                 goto out;
351         len = (len_in + ~PAGE_MASK) & PAGE_MASK;
352
353         /* Check to see whether len was rounded up from small -ve to zero */
354         if (len_in && !len)
355                 goto out;
356
357         end = start + len;
358         if (end < start)
359                 goto out;
360
361         error = 0;
362         if (end == start)
363                 goto out;
364
365         /*
366          * If the interval [start,end) covers some unmapped address
367          * ranges, just ignore them, but return -ENOMEM at the end.
368          * - different from the way of handling in mlock etc.
369          */
370         vma = find_vma_prev(current->mm, start, &prev);
371         if (vma && start > vma->vm_start)
372                 prev = vma;
373
374         for (;;) {
375                 /* Still start < end. */
376                 error = -ENOMEM;
377                 if (!vma)
378                         goto out;
379
380                 /* Here start < (end|vma->vm_end). */
381                 if (start < vma->vm_start) {
382                         unmapped_error = -ENOMEM;
383                         start = vma->vm_start;
384                         if (start >= end)
385                                 goto out;
386                 }
387
388                 /* Here vma->vm_start <= start < (end|vma->vm_end) */
389                 tmp = vma->vm_end;
390                 if (end < tmp)
391                         tmp = end;
392
393                 /* Here vma->vm_start <= start < tmp <= (end|vma->vm_end). */
394                 error = madvise_vma(vma, &prev, start, tmp, behavior);
395                 if (error)
396                         goto out;
397                 start = tmp;
398                 if (prev && start < prev->vm_end)
399                         start = prev->vm_end;
400                 error = unmapped_error;
401                 if (start >= end)
402                         goto out;
403                 if (prev)
404                         vma = prev->vm_next;
405                 else    /* madvise_remove dropped mmap_sem */
406                         vma = find_vma(current->mm, start);
407         }
408 out:
409         if (write)
410                 up_write(&current->mm->mmap_sem);
411         else
412                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
413
414         return error;
415 }