mm: avoid livelock on !__GFP_FS allocations
[linux-2.6.git] / mm / mmu_notifier.c
1 /*
2  *  linux/mm/mmu_notifier.c
3  *
4  *  Copyright (C) 2008  Qumranet, Inc.
5  *  Copyright (C) 2008  SGI
6  *             Christoph Lameter <clameter@sgi.com>
7  *
8  *  This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2. See
9  *  the COPYING file in the top-level directory.
10  */
11
12 #include <linux/rculist.h>
13 #include <linux/mmu_notifier.h>
14 #include <linux/module.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/err.h>
17 #include <linux/rcupdate.h>
18 #include <linux/sched.h>
19 #include <linux/slab.h>
20
21 /*
22  * This function can't run concurrently against mmu_notifier_register
23  * because mm->mm_users > 0 during mmu_notifier_register and exit_mmap
24  * runs with mm_users == 0. Other tasks may still invoke mmu notifiers
25  * in parallel despite there being no task using this mm any more,
26  * through the vmas outside of the exit_mmap context, such as with
27  * vmtruncate. This serializes against mmu_notifier_unregister with
28  * the mmu_notifier_mm->lock in addition to RCU and it serializes
29  * against the other mmu notifiers with RCU. struct mmu_notifier_mm
30  * can't go away from under us as exit_mmap holds an mm_count pin
31  * itself.
32  */
33 void __mmu_notifier_release(struct mm_struct *mm)
34 {
35         struct mmu_notifier *mn;
36
37         spin_lock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
38         while (unlikely(!hlist_empty(&mm->mmu_notifier_mm->list))) {
39                 mn = hlist_entry(mm->mmu_notifier_mm->list.first,
40                                  struct mmu_notifier,
41                                  hlist);
42                 /*
43                  * We arrived before mmu_notifier_unregister so
44                  * mmu_notifier_unregister will do nothing other than
45                  * to wait ->release to finish and
46                  * mmu_notifier_unregister to return.
47                  */
48                 hlist_del_init_rcu(&mn->hlist);
49                 /*
50                  * RCU here will block mmu_notifier_unregister until
51                  * ->release returns.
52                  */
53                 rcu_read_lock();
54                 spin_unlock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
55                 /*
56                  * if ->release runs before mmu_notifier_unregister it
57                  * must be handled as it's the only way for the driver
58                  * to flush all existing sptes and stop the driver
59                  * from establishing any more sptes before all the
60                  * pages in the mm are freed.
61                  */
62                 if (mn->ops->release)
63                         mn->ops->release(mn, mm);
64                 rcu_read_unlock();
65                 spin_lock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
66         }
67         spin_unlock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
68
69         /*
70          * synchronize_rcu here prevents mmu_notifier_release to
71          * return to exit_mmap (which would proceed freeing all pages
72          * in the mm) until the ->release method returns, if it was
73          * invoked by mmu_notifier_unregister.
74          *
75          * The mmu_notifier_mm can't go away from under us because one
76          * mm_count is hold by exit_mmap.
77          */
78         synchronize_rcu();
79 }
80
81 /*
82  * If no young bitflag is supported by the hardware, ->clear_flush_young can
83  * unmap the address and return 1 or 0 depending if the mapping previously
84  * existed or not.
85  */
86 int __mmu_notifier_clear_flush_young(struct mm_struct *mm,
87                                         unsigned long address)
88 {
89         struct mmu_notifier *mn;
90         struct hlist_node *n;
91         int young = 0;
92
93         rcu_read_lock();
94         hlist_for_each_entry_rcu(mn, n, &mm->mmu_notifier_mm->list, hlist) {
95                 if (mn->ops->clear_flush_young)
96                         young |= mn->ops->clear_flush_young(mn, mm, address);
97         }
98         rcu_read_unlock();
99
100         return young;
101 }
102
103 int __mmu_notifier_test_young(struct mm_struct *mm,
104                               unsigned long address)
105 {
106         struct mmu_notifier *mn;
107         struct hlist_node *n;
108         int young = 0;
109
110         rcu_read_lock();
111         hlist_for_each_entry_rcu(mn, n, &mm->mmu_notifier_mm->list, hlist) {
112                 if (mn->ops->test_young) {
113                         young = mn->ops->test_young(mn, mm, address);
114                         if (young)
115                                 break;
116                 }
117         }
118         rcu_read_unlock();
119
120         return young;
121 }
122
123 void __mmu_notifier_change_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long address,
124                                pte_t pte)
125 {
126         struct mmu_notifier *mn;
127         struct hlist_node *n;
128
129         rcu_read_lock();
130         hlist_for_each_entry_rcu(mn, n, &mm->mmu_notifier_mm->list, hlist) {
131                 if (mn->ops->change_pte)
132                         mn->ops->change_pte(mn, mm, address, pte);
133                 /*
134                  * Some drivers don't have change_pte,
135                  * so we must call invalidate_page in that case.
136                  */
137                 else if (mn->ops->invalidate_page)
138                         mn->ops->invalidate_page(mn, mm, address);
139         }
140         rcu_read_unlock();
141 }
142
143 void __mmu_notifier_invalidate_page(struct mm_struct *mm,
144                                           unsigned long address)
145 {
146         struct mmu_notifier *mn;
147         struct hlist_node *n;
148
149         rcu_read_lock();
150         hlist_for_each_entry_rcu(mn, n, &mm->mmu_notifier_mm->list, hlist) {
151                 if (mn->ops->invalidate_page)
152                         mn->ops->invalidate_page(mn, mm, address);
153         }
154         rcu_read_unlock();
155 }
156
157 void __mmu_notifier_invalidate_range_start(struct mm_struct *mm,
158                                   unsigned long start, unsigned long end)
159 {
160         struct mmu_notifier *mn;
161         struct hlist_node *n;
162
163         rcu_read_lock();
164         hlist_for_each_entry_rcu(mn, n, &mm->mmu_notifier_mm->list, hlist) {
165                 if (mn->ops->invalidate_range_start)
166                         mn->ops->invalidate_range_start(mn, mm, start, end);
167         }
168         rcu_read_unlock();
169 }
170
171 void __mmu_notifier_invalidate_range_end(struct mm_struct *mm,
172                                   unsigned long start, unsigned long end)
173 {
174         struct mmu_notifier *mn;
175         struct hlist_node *n;
176
177         rcu_read_lock();
178         hlist_for_each_entry_rcu(mn, n, &mm->mmu_notifier_mm->list, hlist) {
179                 if (mn->ops->invalidate_range_end)
180                         mn->ops->invalidate_range_end(mn, mm, start, end);
181         }
182         rcu_read_unlock();
183 }
184
185 static int do_mmu_notifier_register(struct mmu_notifier *mn,
186                                     struct mm_struct *mm,
187                                     int take_mmap_sem)
188 {
189         struct mmu_notifier_mm *mmu_notifier_mm;
190         int ret;
191
192         BUG_ON(atomic_read(&mm->mm_users) <= 0);
193
194         ret = -ENOMEM;
195         mmu_notifier_mm = kmalloc(sizeof(struct mmu_notifier_mm), GFP_KERNEL);
196         if (unlikely(!mmu_notifier_mm))
197                 goto out;
198
199         if (take_mmap_sem)
200                 down_write(&mm->mmap_sem);
201         ret = mm_take_all_locks(mm);
202         if (unlikely(ret))
203                 goto out_cleanup;
204
205         if (!mm_has_notifiers(mm)) {
206                 INIT_HLIST_HEAD(&mmu_notifier_mm->list);
207                 spin_lock_init(&mmu_notifier_mm->lock);
208                 mm->mmu_notifier_mm = mmu_notifier_mm;
209                 mmu_notifier_mm = NULL;
210         }
211         atomic_inc(&mm->mm_count);
212
213         /*
214          * Serialize the update against mmu_notifier_unregister. A
215          * side note: mmu_notifier_release can't run concurrently with
216          * us because we hold the mm_users pin (either implicitly as
217          * current->mm or explicitly with get_task_mm() or similar).
218          * We can't race against any other mmu notifier method either
219          * thanks to mm_take_all_locks().
220          */
221         spin_lock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
222         hlist_add_head(&mn->hlist, &mm->mmu_notifier_mm->list);
223         spin_unlock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
224
225         mm_drop_all_locks(mm);
226 out_cleanup:
227         if (take_mmap_sem)
228                 up_write(&mm->mmap_sem);
229         /* kfree() does nothing if mmu_notifier_mm is NULL */
230         kfree(mmu_notifier_mm);
231 out:
232         BUG_ON(atomic_read(&mm->mm_users) <= 0);
233         return ret;
234 }
235
236 /*
237  * Must not hold mmap_sem nor any other VM related lock when calling
238  * this registration function. Must also ensure mm_users can't go down
239  * to zero while this runs to avoid races with mmu_notifier_release,
240  * so mm has to be current->mm or the mm should be pinned safely such
241  * as with get_task_mm(). If the mm is not current->mm, the mm_users
242  * pin should be released by calling mmput after mmu_notifier_register
243  * returns. mmu_notifier_unregister must be always called to
244  * unregister the notifier. mm_count is automatically pinned to allow
245  * mmu_notifier_unregister to safely run at any time later, before or
246  * after exit_mmap. ->release will always be called before exit_mmap
247  * frees the pages.
248  */
249 int mmu_notifier_register(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
250 {
251         return do_mmu_notifier_register(mn, mm, 1);
252 }
253 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_notifier_register);
254
255 /*
256  * Same as mmu_notifier_register but here the caller must hold the
257  * mmap_sem in write mode.
258  */
259 int __mmu_notifier_register(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
260 {
261         return do_mmu_notifier_register(mn, mm, 0);
262 }
263 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mmu_notifier_register);
264
265 /* this is called after the last mmu_notifier_unregister() returned */
266 void __mmu_notifier_mm_destroy(struct mm_struct *mm)
267 {
268         BUG_ON(!hlist_empty(&mm->mmu_notifier_mm->list));
269         kfree(mm->mmu_notifier_mm);
270         mm->mmu_notifier_mm = LIST_POISON1; /* debug */
271 }
272
273 /*
274  * This releases the mm_count pin automatically and frees the mm
275  * structure if it was the last user of it. It serializes against
276  * running mmu notifiers with RCU and against mmu_notifier_unregister
277  * with the unregister lock + RCU. All sptes must be dropped before
278  * calling mmu_notifier_unregister. ->release or any other notifier
279  * method may be invoked concurrently with mmu_notifier_unregister,
280  * and only after mmu_notifier_unregister returned we're guaranteed
281  * that ->release or any other method can't run anymore.
282  */
283 void mmu_notifier_unregister(struct mmu_notifier *mn, struct mm_struct *mm)
284 {
285         BUG_ON(atomic_read(&mm->mm_count) <= 0);
286
287         spin_lock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
288         if (!hlist_unhashed(&mn->hlist)) {
289                 hlist_del_rcu(&mn->hlist);
290
291                 /*
292                  * RCU here will force exit_mmap to wait ->release to finish
293                  * before freeing the pages.
294                  */
295                 rcu_read_lock();
296                 spin_unlock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
297                 /*
298                  * exit_mmap will block in mmu_notifier_release to
299                  * guarantee ->release is called before freeing the
300                  * pages.
301                  */
302                 if (mn->ops->release)
303                         mn->ops->release(mn, mm);
304                 rcu_read_unlock();
305         } else
306                 spin_unlock(&mm->mmu_notifier_mm->lock);
307
308         /*
309          * Wait any running method to finish, of course including
310          * ->release if it was run by mmu_notifier_relase instead of us.
311          */
312         synchronize_rcu();
313
314         BUG_ON(atomic_read(&mm->mm_count) <= 0);
315
316         mmdrop(mm);
317 }
318 EXPORT_SYMBOL_GPL(mmu_notifier_unregister);