HWPOISON: avoid grabbing the page count multiple times during madvise injection
[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 #include <linux/ksm.h>
15
16 /*
17  * Any behaviour which results in changes to the vma->vm_flags needs to
18  * take mmap_sem for writing. Others, which simply traverse vmas, need
19  * to only take it for reading.
20  */
21 static int madvise_need_mmap_write(int behavior)
22 {
23         switch (behavior) {
24         case MADV_REMOVE:
25         case MADV_WILLNEED:
26         case MADV_DONTNEED:
27                 return 0;
28         default:
29                 /* be safe, default to 1. list exceptions explicitly */
30                 return 1;
31         }
32 }
33
34 /*
35  * We can potentially split a vm area into separate
36  * areas, each area with its own behavior.
37  */
38 static long madvise_behavior(struct vm_area_struct * vma,
39                      struct vm_area_struct **prev,
40                      unsigned long start, unsigned long end, int behavior)
41 {
42         struct mm_struct * mm = vma->vm_mm;
43         int error = 0;
44         pgoff_t pgoff;
45         unsigned long new_flags = vma->vm_flags;
46
47         switch (behavior) {
48         case MADV_NORMAL:
49                 new_flags = new_flags & ~VM_RAND_READ & ~VM_SEQ_READ;
50                 break;
51         case MADV_SEQUENTIAL:
52                 new_flags = (new_flags & ~VM_RAND_READ) | VM_SEQ_READ;
53                 break;
54         case MADV_RANDOM:
55                 new_flags = (new_flags & ~VM_SEQ_READ) | VM_RAND_READ;
56                 break;
57         case MADV_DONTFORK:
58                 new_flags |= VM_DONTCOPY;
59                 break;
60         case MADV_DOFORK:
61                 if (vma->vm_flags & VM_IO) {
62                         error = -EINVAL;
63                         goto out;
64                 }
65                 new_flags &= ~VM_DONTCOPY;
66                 break;
67         case MADV_MERGEABLE:
68         case MADV_UNMERGEABLE:
69                 error = ksm_madvise(vma, start, end, behavior, &new_flags);
70                 if (error)
71                         goto out;
72                 break;
73         }
74
75         if (new_flags == vma->vm_flags) {
76                 *prev = vma;
77                 goto out;
78         }
79
80         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
81         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, new_flags, vma->anon_vma,
82                                 vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
83         if (*prev) {
84                 vma = *prev;
85                 goto success;
86         }
87
88         *prev = vma;
89
90         if (start != vma->vm_start) {
91                 error = split_vma(mm, vma, start, 1);
92                 if (error)
93                         goto out;
94         }
95
96         if (end != vma->vm_end) {
97                 error = split_vma(mm, vma, end, 0);
98                 if (error)
99                         goto out;
100         }
101
102 success:
103         /*
104          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
105          */
106         vma->vm_flags = new_flags;
107
108 out:
109         if (error == -ENOMEM)
110                 error = -EAGAIN;
111         return error;
112 }
113
114 /*
115  * Schedule all required I/O operations.  Do not wait for completion.
116  */
117 static long madvise_willneed(struct vm_area_struct * vma,
118                              struct vm_area_struct ** prev,
119                              unsigned long start, unsigned long end)
120 {
121         struct file *file = vma->vm_file;
122
123         if (!file)
124                 return -EBADF;
125
126         if (file->f_mapping->a_ops->get_xip_mem) {
127                 /* no bad return value, but ignore advice */
128                 return 0;
129         }
130
131         *prev = vma;
132         start = ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
133         if (end > vma->vm_end)
134                 end = vma->vm_end;
135         end = ((end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
136
137         force_page_cache_readahead(file->f_mapping, file, start, end - start);
138         return 0;
139 }
140
141 /*
142  * Application no longer needs these pages.  If the pages are dirty,
143  * it's OK to just throw them away.  The app will be more careful about
144  * data it wants to keep.  Be sure to free swap resources too.  The
145  * zap_page_range call sets things up for shrink_active_list to actually free
146  * these pages later if no one else has touched them in the meantime,
147  * although we could add these pages to a global reuse list for
148  * shrink_active_list to pick up before reclaiming other pages.
149  *
150  * NB: This interface discards data rather than pushes it out to swap,
151  * as some implementations do.  This has performance implications for
152  * applications like large transactional databases which want to discard
153  * pages in anonymous maps after committing to backing store the data
154  * that was kept in them.  There is no reason to write this data out to
155  * the swap area if the application is discarding it.
156  *
157  * An interface that causes the system to free clean pages and flush
158  * dirty pages is already available as msync(MS_INVALIDATE).
159  */
160 static long madvise_dontneed(struct vm_area_struct * vma,
161                              struct vm_area_struct ** prev,
162                              unsigned long start, unsigned long end)
163 {
164         *prev = vma;
165         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_HUGETLB|VM_PFNMAP))
166                 return -EINVAL;
167
168         if (unlikely(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR)) {
169                 struct zap_details details = {
170                         .nonlinear_vma = vma,
171                         .last_index = ULONG_MAX,
172                 };
173                 zap_page_range(vma, start, end - start, &details);
174         } else
175                 zap_page_range(vma, start, end - start, NULL);
176         return 0;
177 }
178
179 /*
180  * Application wants to free up the pages and associated backing store.
181  * This is effectively punching a hole into the middle of a file.
182  *
183  * NOTE: Currently, only shmfs/tmpfs is supported for this operation.
184  * Other filesystems return -ENOSYS.
185  */
186 static long madvise_remove(struct vm_area_struct *vma,
187                                 struct vm_area_struct **prev,
188                                 unsigned long start, unsigned long end)
189 {
190         struct address_space *mapping;
191         loff_t offset, endoff;
192         int error;
193
194         *prev = NULL;   /* tell sys_madvise we drop mmap_sem */
195
196         if (vma->vm_flags & (VM_LOCKED|VM_NONLINEAR|VM_HUGETLB))
197                 return -EINVAL;
198
199         if (!vma->vm_file || !vma->vm_file->f_mapping
200                 || !vma->vm_file->f_mapping->host) {
201                         return -EINVAL;
202         }
203
204         if ((vma->vm_flags & (VM_SHARED|VM_WRITE)) != (VM_SHARED|VM_WRITE))
205                 return -EACCES;
206
207         mapping = vma->vm_file->f_mapping;
208
209         offset = (loff_t)(start - vma->vm_start)
210                         + ((loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT);
211         endoff = (loff_t)(end - vma->vm_start - 1)
212                         + ((loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT);
213
214         /* vmtruncate_range needs to take i_mutex and i_alloc_sem */
215         up_read(&current->mm->mmap_sem);
216         error = vmtruncate_range(mapping->host, offset, endoff);
217         down_read(&current->mm->mmap_sem);
218         return error;
219 }
220
221 #ifdef CONFIG_MEMORY_FAILURE
222 /*
223  * Error injection support for memory error handling.
224  */
225 static int madvise_hwpoison(unsigned long start, unsigned long end)
226 {
227         int ret = 0;
228
229         if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
230                 return -EPERM;
231         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
232                 struct page *p;
233                 int ret = get_user_pages(current, current->mm, start, 1,
234                                                 0, 0, &p, NULL);
235                 if (ret != 1)
236                         return ret;
237                 printk(KERN_INFO "Injecting memory failure for page %lx at %lx\n",
238                        page_to_pfn(p), start);
239                 /* Ignore return value for now */
240                 __memory_failure(page_to_pfn(p), 0, 1);
241         }
242         return ret;
243 }
244 #endif
245
246 static long
247 madvise_vma(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
248                 unsigned long start, unsigned long end, int behavior)
249 {
250         switch (behavior) {
251         case MADV_REMOVE:
252                 return madvise_remove(vma, prev, start, end);
253         case MADV_WILLNEED:
254                 return madvise_willneed(vma, prev, start, end);
255         case MADV_DONTNEED:
256                 return madvise_dontneed(vma, prev, start, end);
257         default:
258                 return madvise_behavior(vma, prev, start, end, behavior);
259         }
260 }
261
262 static int
263 madvise_behavior_valid(int behavior)
264 {
265         switch (behavior) {
266         case MADV_DOFORK:
267         case MADV_DONTFORK:
268         case MADV_NORMAL:
269         case MADV_SEQUENTIAL:
270         case MADV_RANDOM:
271         case MADV_REMOVE:
272         case MADV_WILLNEED:
273         case MADV_DONTNEED:
274 #ifdef CONFIG_KSM
275         case MADV_MERGEABLE:
276         case MADV_UNMERGEABLE:
277 #endif
278                 return 1;
279
280         default:
281                 return 0;
282         }
283 }
284
285 /*
286  * The madvise(2) system call.
287  *
288  * Applications can use madvise() to advise the kernel how it should
289  * handle paging I/O in this VM area.  The idea is to help the kernel
290  * use appropriate read-ahead and caching techniques.  The information
291  * provided is advisory only, and can be safely disregarded by the
292  * kernel without affecting the correct operation of the application.
293  *
294  * behavior values:
295  *  MADV_NORMAL - the default behavior is to read clusters.  This
296  *              results in some read-ahead and read-behind.
297  *  MADV_RANDOM - the system should read the minimum amount of data
298  *              on any access, since it is unlikely that the appli-
299  *              cation will need more than what it asks for.
300  *  MADV_SEQUENTIAL - pages in the given range will probably be accessed
301  *              once, so they can be aggressively read ahead, and
302  *              can be freed soon after they are accessed.
303  *  MADV_WILLNEED - the application is notifying the system to read
304  *              some pages ahead.
305  *  MADV_DONTNEED - the application is finished with the given range,
306  *              so the kernel can free resources associated with it.
307  *  MADV_REMOVE - the application wants to free up the given range of
308  *              pages and associated backing store.
309  *  MADV_DONTFORK - omit this area from child's address space when forking:
310  *              typically, to avoid COWing pages pinned by get_user_pages().
311  *  MADV_DOFORK - cancel MADV_DONTFORK: no longer omit this area when forking.
312  *  MADV_MERGEABLE - the application recommends that KSM try to merge pages in
313  *              this area with pages of identical content from other such areas.
314  *  MADV_UNMERGEABLE- cancel MADV_MERGEABLE: no longer merge pages with others.
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 }