mm/mlock.c

   1 /*
   2  *      linux/mm/mlock.c
   3  *
   4  *  (C) Copyright 1995 Linus Torvalds
   5  *  (C) Copyright 2002 Christoph Hellwig
   6  */
   7
   8 #include <linux/capability.h>
   9 #include <linux/mman.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/swap.h>
  12 #include <linux/swapops.h>
  13 #include <linux/pagemap.h>
  14 #include <linux/pagevec.h>
  15 #include <linux/mempolicy.h>
  16 #include <linux/syscalls.h>
  17 #include <linux/sched.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <linux/rmap.h>
  20 #include <linux/mmzone.h>
  21 #include <linux/hugetlb.h>
  22 #include <linux/memcontrol.h>
  23 #include <linux/mm_inline.h>
  24
  25 #include "internal.h"
  26
  27 int can_do_mlock(void)
  28 {
  29         if (capable(CAP_IPC_LOCK))
  30                 return 1;
  31         if (rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) != 0)
  32                 return 1;
  33         return 0;
  34 }
  35 EXPORT_SYMBOL(can_do_mlock);
  36
  37 /*
  38  * Mlocked pages are marked with PageMlocked() flag for efficient testing
  39  * in vmscan and, possibly, the fault path; and to support semi-accurate
  40  * statistics.
  41  *
  42  * An mlocked page [PageMlocked(page)] is unevictable.  As such, it will
  43  * be placed on the LRU "unevictable" list, rather than the [in]active lists.
  44  * The unevictable list is an LRU sibling list to the [in]active lists.
  45  * PageUnevictable is set to indicate the unevictable state.
  46  *
  47  * When lazy mlocking via vmscan, it is important to ensure that the
  48  * vma's VM_LOCKED status is not concurrently being modified, otherwise we
  49  * may have mlocked a page that is being munlocked. So lazy mlock must take
  50  * the mmap_sem for read, and verify that the vma really is locked
  51  * (see mm/rmap.c).
  52  */
  53
  54 /*
  55  *  LRU accounting for clear_page_mlock()
  56  */
  57 void clear_page_mlock(struct page *page)
  58 {
  59         if (!TestClearPageMlocked(page))
  60                 return;
  61
  62         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
  63                             -hpage_nr_pages(page));
  64         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGCLEARED);
  65         if (!isolate_lru_page(page)) {
  66                 putback_lru_page(page);
  67         } else {
  68                 /*
  69                  * We lost the race. the page already moved to evictable list.
  70                  */
  71                 if (PageUnevictable(page))
  72                         count_vm_event(UNEVICTABLE_PGSTRANDED);
  73         }
  74 }
  75
  76 /*
  77  * Mark page as mlocked if not already.
  78  * If page on LRU, isolate and putback to move to unevictable list.
  79  */
  80 void mlock_vma_page(struct page *page)
  81 {
  82         /* Serialize with page migration */
  83         BUG_ON(!PageLocked(page));
  84
  85         if (!TestSetPageMlocked(page)) {
  86                 mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_MLOCK,
  87                                     hpage_nr_pages(page));
  88                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMLOCKED);
  89                 if (!isolate_lru_page(page))
  90                         putback_lru_page(page);
  91         }
  92 }
  93
  94 /*
  95  * Isolate a page from LRU with optional get_page() pin.
  96  * Assumes lru_lock already held and page already pinned.
  97  */
  98 static bool __munlock_isolate_lru_page(struct page *page, bool getpage)
  99 {
 100         if (PageLRU(page)) {
 101                 struct lruvec *lruvec;
 102
 103                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, page_zone(page));
 104                 if (getpage)
 105                         get_page(page);
 106                 ClearPageLRU(page);
 107                 del_page_from_lru_list(page, lruvec, page_lru(page));
 108                 return true;
 109         }
 110
 111         return false;
 112 }
 113
 114 /*
 115  * Finish munlock after successful page isolation
 116  *
 117  * Page must be locked. This is a wrapper for try_to_munlock()
 118  * and putback_lru_page() with munlock accounting.
 119  */
 120 static void __munlock_isolated_page(struct page *page)
 121 {
 122         int ret = SWAP_AGAIN;
 123
 124         /*
 125          * Optimization: if the page was mapped just once, that's our mapping
 126          * and we don't need to check all the other vmas.
 127          */
 128         if (page_mapcount(page) > 1)
 129                 ret = try_to_munlock(page);
 130
 131         /* Did try_to_unlock() succeed or punt? */
 132         if (ret != SWAP_MLOCK)
 133                 count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED);
 134
 135         putback_lru_page(page);
 136 }
 137
 138 /*
 139  * Accounting for page isolation fail during munlock
 140  *
 141  * Performs accounting when page isolation fails in munlock. There is nothing
 142  * else to do because it means some other task has already removed the page
 143  * from the LRU. putback_lru_page() will take care of removing the page from
 144  * the unevictable list, if necessary. vmscan [page_referenced()] will move
 145  * the page back to the unevictable list if some other vma has it mlocked.
 146  */
 147 static void __munlock_isolation_failed(struct page *page)
 148 {
 149         if (PageUnevictable(page))
 150                 __count_vm_event(UNEVICTABLE_PGSTRANDED);
 151         else
 152                 __count_vm_event(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED);
 153 }
 154
 155 /**
 156  * munlock_vma_page - munlock a vma page
 157  * @page - page to be unlocked, either a normal page or THP page head
 158  *
 159  * returns the size of the page as a page mask (0 for normal page,
 160  *         HPAGE_PMD_NR - 1 for THP head page)
 161  *
 162  * called from munlock()/munmap() path with page supposedly on the LRU.
 163  * When we munlock a page, because the vma where we found the page is being
 164  * munlock()ed or munmap()ed, we want to check whether other vmas hold the
 165  * page locked so that we can leave it on the unevictable lru list and not
 166  * bother vmscan with it.  However, to walk the page's rmap list in
 167  * try_to_munlock() we must isolate the page from the LRU.  If some other
 168  * task has removed the page from the LRU, we won't be able to do that.
 169  * So we clear the PageMlocked as we might not get another chance.  If we
 170  * can't isolate the page, we leave it for putback_lru_page() and vmscan
 171  * [page_referenced()/try_to_unmap()] to deal with.
 172  */
 173 unsigned int munlock_vma_page(struct page *page)
 174 {
 175         unsigned int nr_pages;
 176         struct zone *zone = page_zone(page);
 177
 178         /* For try_to_munlock() and to serialize with page migration */
 179         BUG_ON(!PageLocked(page));
 180
 181         /*
 182          * Serialize with any parallel __split_huge_page_refcount() which
 183          * might otherwise copy PageMlocked to part of the tail pages before
 184          * we clear it in the head page. It also stabilizes hpage_nr_pages().
 185          */
 186         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 187
 188         nr_pages = hpage_nr_pages(page);
 189         if (!TestClearPageMlocked(page))
 190                 goto unlock_out;
 191
 192         __mod_zone_page_state(zone, NR_MLOCK, -nr_pages);
 193
 194         if (__munlock_isolate_lru_page(page, true)) {
 195                 spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 196                 __munlock_isolated_page(page);
 197                 goto out;
 198         }
 199         __munlock_isolation_failed(page);
 200
 201 unlock_out:
 202         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 203
 204 out:
 205         return nr_pages - 1;
 206 }
 207
 208 /**
 209  * __mlock_vma_pages_range() -  mlock a range of pages in the vma.
 210  * @vma:   target vma
 211  * @start: start address
 212  * @end:   end address
 213  *
 214  * This takes care of making the pages present too.
 215  *
 216  * return 0 on success, negative error code on error.
 217  *
 218  * vma->vm_mm->mmap_sem must be held for at least read.
 219  */
 220 long __mlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 221                 unsigned long start, unsigned long end, int *nonblocking)
 222 {
 223         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 224         unsigned long nr_pages = (end - start) / PAGE_SIZE;
 225         int gup_flags;
 226
 227         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 228         VM_BUG_ON(end   & ~PAGE_MASK);
 229         VM_BUG_ON(start < vma->vm_start);
 230         VM_BUG_ON(end   > vma->vm_end);
 231         VM_BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
 232
 233         gup_flags = FOLL_TOUCH | FOLL_MLOCK;
 234         /*
 235          * We want to touch writable mappings with a write fault in order
 236          * to break COW, except for shared mappings because these don't COW
 237          * and we would not want to dirty them for nothing.
 238          */
 239         if ((vma->vm_flags & (VM_WRITE | VM_SHARED)) == VM_WRITE)
 240                 gup_flags |= FOLL_WRITE;
 241
 242         /*
 243          * We want mlock to succeed for regions that have any permissions
 244          * other than PROT_NONE.
 245          */
 246         if (vma->vm_flags & (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC))
 247                 gup_flags |= FOLL_FORCE;
 248
 249         /*
 250          * We made sure addr is within a VMA, so the following will
 251          * not result in a stack expansion that recurses back here.
 252          */
 253         return __get_user_pages(current, mm, start, nr_pages, gup_flags,
 254                                 NULL, NULL, nonblocking);
 255 }
 256
 257 /*
 258  * convert get_user_pages() return value to posix mlock() error
 259  */
 260 static int __mlock_posix_error_return(long retval)
 261 {
 262         if (retval == -EFAULT)
 263                 retval = -ENOMEM;
 264         else if (retval == -ENOMEM)
 265                 retval = -EAGAIN;
 266         return retval;
 267 }
 268
 269 /*
 270  * Prepare page for fast batched LRU putback via putback_lru_evictable_pagevec()
 271  *
 272  * The fast path is available only for evictable pages with single mapping.
 273  * Then we can bypass the per-cpu pvec and get better performance.
 274  * when mapcount > 1 we need try_to_munlock() which can fail.
 275  * when !page_evictable(), we need the full redo logic of putback_lru_page to
 276  * avoid leaving evictable page in unevictable list.
 277  *
 278  * In case of success, @page is added to @pvec and @pgrescued is incremented
 279  * in case that the page was previously unevictable. @page is also unlocked.
 280  */
 281 static bool __putback_lru_fast_prepare(struct page *page, struct pagevec *pvec,
 282                 int *pgrescued)
 283 {
 284         VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
 285         VM_BUG_ON_PAGE(!PageLocked(page), page);
 286
 287         if (page_mapcount(page) <= 1 && page_evictable(page)) {
 288                 pagevec_add(pvec, page);
 289                 if (TestClearPageUnevictable(page))
 290                         (*pgrescued)++;
 291                 unlock_page(page);
 292                 return true;
 293         }
 294
 295         return false;
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Putback multiple evictable pages to the LRU
 300  *
 301  * Batched putback of evictable pages that bypasses the per-cpu pvec. Some of
 302  * the pages might have meanwhile become unevictable but that is OK.
 303  */
 304 static void __putback_lru_fast(struct pagevec *pvec, int pgrescued)
 305 {
 306         count_vm_events(UNEVICTABLE_PGMUNLOCKED, pagevec_count(pvec));
 307         /*
 308          *__pagevec_lru_add() calls release_pages() so we don't call
 309          * put_page() explicitly
 310          */
 311         __pagevec_lru_add(pvec);
 312         count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
 313 }
 314
 315 /*
 316  * Munlock a batch of pages from the same zone
 317  *
 318  * The work is split to two main phases. First phase clears the Mlocked flag
 319  * and attempts to isolate the pages, all under a single zone lru lock.
 320  * The second phase finishes the munlock only for pages where isolation
 321  * succeeded.
 322  *
 323  * Note that the pagevec may be modified during the process.
 324  */
 325 static void __munlock_pagevec(struct pagevec *pvec, struct zone *zone)
 326 {
 327         int i;
 328         int nr = pagevec_count(pvec);
 329         int delta_munlocked;
 330         struct pagevec pvec_putback;
 331         int pgrescued = 0;
 332
 333         pagevec_init(&pvec_putback, 0);
 334
 335         /* Phase 1: page isolation */
 336         spin_lock_irq(&zone->lru_lock);
 337         for (i = 0; i < nr; i++) {
 338                 struct page *page = pvec->pages[i];
 339
 340                 if (TestClearPageMlocked(page)) {
 341                         /*
 342                          * We already have pin from follow_page_mask()
 343                          * so we can spare the get_page() here.
 344                          */
 345                         if (__munlock_isolate_lru_page(page, false))
 346                                 continue;
 347                         else
 348                                 __munlock_isolation_failed(page);
 349                 }
 350
 351                 /*
 352                  * We won't be munlocking this page in the next phase
 353                  * but we still need to release the follow_page_mask()
 354                  * pin. We cannot do it under lru_lock however. If it's
 355                  * the last pin, __page_cache_release() would deadlock.
 356                  */
 357                 pagevec_add(&pvec_putback, pvec->pages[i]);
 358                 pvec->pages[i] = NULL;
 359         }
 360         delta_munlocked = -nr + pagevec_count(&pvec_putback);
 361         __mod_zone_page_state(zone, NR_MLOCK, delta_munlocked);
 362         spin_unlock_irq(&zone->lru_lock);
 363
 364         /* Now we can release pins of pages that we are not munlocking */
 365         pagevec_release(&pvec_putback);
 366
 367         /* Phase 2: page munlock */
 368         for (i = 0; i < nr; i++) {
 369                 struct page *page = pvec->pages[i];
 370
 371                 if (page) {
 372                         lock_page(page);
 373                         if (!__putback_lru_fast_prepare(page, &pvec_putback,
 374                                         &pgrescued)) {
 375                                 /*
 376                                  * Slow path. We don't want to lose the last
 377                                  * pin before unlock_page()
 378                                  */
 379                                 get_page(page); /* for putback_lru_page() */
 380                                 __munlock_isolated_page(page);
 381                                 unlock_page(page);
 382                                 put_page(page); /* from follow_page_mask() */
 383                         }
 384                 }
 385         }
 386
 387         /*
 388          * Phase 3: page putback for pages that qualified for the fast path
 389          * This will also call put_page() to return pin from follow_page_mask()
 390          */
 391         if (pagevec_count(&pvec_putback))
 392                 __putback_lru_fast(&pvec_putback, pgrescued);
 393 }
 394
 395 /*
 396  * Fill up pagevec for __munlock_pagevec using pte walk
 397  *
 398  * The function expects that the struct page corresponding to @start address is
 399  * a non-TPH page already pinned and in the @pvec, and that it belongs to @zone.
 400  *
 401  * The rest of @pvec is filled by subsequent pages within the same pmd and same
 402  * zone, as long as the pte's are present and vm_normal_page() succeeds. These
 403  * pages also get pinned.
 404  *
 405  * Returns the address of the next page that should be scanned. This equals
 406  * @start + PAGE_SIZE when no page could be added by the pte walk.
 407  */
 408 static unsigned long __munlock_pagevec_fill(struct pagevec *pvec,
 409                 struct vm_area_struct *vma, int zoneid, unsigned long start,
 410                 unsigned long end)
 411 {
 412         pte_t *pte;
 413         spinlock_t *ptl;
 414
 415         /*
 416          * Initialize pte walk starting at the already pinned page where we
 417          * are sure that there is a pte, as it was pinned under the same
 418          * mmap_sem write op.
 419          */
 420         pte = get_locked_pte(vma->vm_mm, start, &ptl);
 421         /* Make sure we do not cross the page table boundary */
 422         end = pgd_addr_end(start, end);
 423         end = pud_addr_end(start, end);
 424         end = pmd_addr_end(start, end);
 425
 426         /* The page next to the pinned page is the first we will try to get */
 427         start += PAGE_SIZE;
 428         while (start < end) {
 429                 struct page *page = NULL;
 430                 pte++;
 431                 if (pte_present(*pte))
 432                         page = vm_normal_page(vma, start, *pte);
 433                 /*
 434                  * Break if page could not be obtained or the page's node+zone does not
 435                  * match
 436                  */
 437                 if (!page || page_zone_id(page) != zoneid)
 438                         break;
 439
 440                 get_page(page);
 441                 /*
 442                  * Increase the address that will be returned *before* the
 443                  * eventual break due to pvec becoming full by adding the page
 444                  */
 445                 start += PAGE_SIZE;
 446                 if (pagevec_add(pvec, page) == 0)
 447                         break;
 448         }
 449         pte_unmap_unlock(pte, ptl);
 450         return start;
 451 }
 452
 453 /*
 454  * munlock_vma_pages_range() - munlock all pages in the vma range.'
 455  * @vma - vma containing range to be munlock()ed.
 456  * @start - start address in @vma of the range
 457  * @end - end of range in @vma.
 458  *
 459  *  For mremap(), munmap() and exit().
 460  *
 461  * Called with @vma VM_LOCKED.
 462  *
 463  * Returns with VM_LOCKED cleared.  Callers must be prepared to
 464  * deal with this.
 465  *
 466  * We don't save and restore VM_LOCKED here because pages are
 467  * still on lru.  In unmap path, pages might be scanned by reclaim
 468  * and re-mlocked by try_to_{munlock|unmap} before we unmap and
 469  * free them.  This will result in freeing mlocked pages.
 470  */
 471 void munlock_vma_pages_range(struct vm_area_struct *vma,
 472                              unsigned long start, unsigned long end)
 473 {
 474         vma->vm_flags &= ~VM_LOCKED;
 475
 476         while (start < end) {
 477                 struct page *page = NULL;
 478                 unsigned int page_mask;
 479                 unsigned long page_increm;
 480                 struct pagevec pvec;
 481                 struct zone *zone;
 482                 int zoneid;
 483
 484                 pagevec_init(&pvec, 0);
 485                 /*
 486                  * Although FOLL_DUMP is intended for get_dump_page(),
 487                  * it just so happens that its special treatment of the
 488                  * ZERO_PAGE (returning an error instead of doing get_page)
 489                  * suits munlock very well (and if somehow an abnormal page
 490                  * has sneaked into the range, we won't oops here: great).
 491                  */
 492                 page = follow_page_mask(vma, start, FOLL_GET | FOLL_DUMP,
 493                                 &page_mask);
 494
 495                 if (page && !IS_ERR(page)) {
 496                         if (PageTransHuge(page)) {
 497                                 lock_page(page);
 498                                 /*
 499                                  * Any THP page found by follow_page_mask() may
 500                                  * have gotten split before reaching
 501                                  * munlock_vma_page(), so we need to recompute
 502                                  * the page_mask here.
 503                                  */
 504                                 page_mask = munlock_vma_page(page);
 505                                 unlock_page(page);
 506                                 put_page(page); /* follow_page_mask() */
 507                         } else {
 508                                 /*
 509                                  * Non-huge pages are handled in batches via
 510                                  * pagevec. The pin from follow_page_mask()
 511                                  * prevents them from collapsing by THP.
 512                                  */
 513                                 pagevec_add(&pvec, page);
 514                                 zone = page_zone(page);
 515                                 zoneid = page_zone_id(page);
 516
 517                                 /*
 518                                  * Try to fill the rest of pagevec using fast
 519                                  * pte walk. This will also update start to
 520                                  * the next page to process. Then munlock the
 521                                  * pagevec.
 522                                  */
 523                                 start = __munlock_pagevec_fill(&pvec, vma,
 524                                                 zoneid, start, end);
 525                                 __munlock_pagevec(&pvec, zone);
 526                                 goto next;
 527                         }
 528                 }
 529                 /* It's a bug to munlock in the middle of a THP page */
 530                 VM_BUG_ON((start >> PAGE_SHIFT) & page_mask);
 531                 page_increm = 1 + page_mask;
 532                 start += page_increm * PAGE_SIZE;
 533 next:
 534                 cond_resched();
 535         }
 536 }
 537
 538 /*
 539  * mlock_fixup  - handle mlock[all]/munlock[all] requests.
 540  *
 541  * Filters out "special" vmas -- VM_LOCKED never gets set for these, and
 542  * munlock is a no-op.  However, for some special vmas, we go ahead and
 543  * populate the ptes.
 544  *
 545  * For vmas that pass the filters, merge/split as appropriate.
 546  */
 547 static int mlock_fixup(struct vm_area_struct *vma, struct vm_area_struct **prev,
 548         unsigned long start, unsigned long end, vm_flags_t newflags)
 549 {
 550         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 551         pgoff_t pgoff;
 552         int nr_pages;
 553         int ret = 0;
 554         int lock = !!(newflags & VM_LOCKED);
 555
 556         if (newflags == vma->vm_flags || (vma->vm_flags & VM_SPECIAL) ||
 557             is_vm_hugetlb_page(vma) || vma == get_gate_vma(current->mm))
 558                 goto out;       /* don't set VM_LOCKED,  don't count */
 559
 560         pgoff = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 561         *prev = vma_merge(mm, *prev, start, end, newflags, vma->anon_vma,
 562                           vma->vm_file, pgoff, vma_policy(vma));
 563         if (*prev) {
 564                 vma = *prev;
 565                 goto success;
 566         }
 567
 568         if (start != vma->vm_start) {
 569                 ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 570                 if (ret)
 571                         goto out;
 572         }
 573
 574         if (end != vma->vm_end) {
 575                 ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 576                 if (ret)
 577                         goto out;
 578         }
 579
 580 success:
 581         /*
 582          * Keep track of amount of locked VM.
 583          */
 584         nr_pages = (end - start) >> PAGE_SHIFT;
 585         if (!lock)
 586                 nr_pages = -nr_pages;
 587         mm->locked_vm += nr_pages;
 588
 589         /*
 590          * vm_flags is protected by the mmap_sem held in write mode.
 591          * It's okay if try_to_unmap_one unmaps a page just after we
 592          * set VM_LOCKED, __mlock_vma_pages_range will bring it back.
 593          */
 594
 595         if (lock)
 596                 vma->vm_flags = newflags;
 597         else
 598                 munlock_vma_pages_range(vma, start, end);
 599
 600 out:
 601         *prev = vma;
 602         return ret;
 603 }
 604
 605 static int do_mlock(unsigned long start, size_t len, int on)
 606 {
 607         unsigned long nstart, end, tmp;
 608         struct vm_area_struct * vma, * prev;
 609         int error;
 610
 611         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 612         VM_BUG_ON(len != PAGE_ALIGN(len));
 613         end = start + len;
 614         if (end < start)
 615                 return -EINVAL;
 616         if (end == start)
 617                 return 0;
 618         vma = find_vma(current->mm, start);
 619         if (!vma || vma->vm_start > start)
 620                 return -ENOMEM;
 621
 622         prev = vma->vm_prev;
 623         if (start > vma->vm_start)
 624                 prev = vma;
 625
 626         for (nstart = start ; ; ) {
 627                 vm_flags_t newflags;
 628
 629                 /* Here we know that  vma->vm_start <= nstart < vma->vm_end. */
 630
 631                 newflags = vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
 632                 if (on)
 633                         newflags |= VM_LOCKED;
 634
 635                 tmp = vma->vm_end;
 636                 if (tmp > end)
 637                         tmp = end;
 638                 error = mlock_fixup(vma, &prev, nstart, tmp, newflags);
 639                 if (error)
 640                         break;
 641                 nstart = tmp;
 642                 if (nstart < prev->vm_end)
 643                         nstart = prev->vm_end;
 644                 if (nstart >= end)
 645                         break;
 646
 647                 vma = prev->vm_next;
 648                 if (!vma || vma->vm_start != nstart) {
 649                         error = -ENOMEM;
 650                         break;
 651                 }
 652         }
 653         return error;
 654 }
 655
 656 /*
 657  * __mm_populate - populate and/or mlock pages within a range of address space.
 658  *
 659  * This is used to implement mlock() and the MAP_POPULATE / MAP_LOCKED mmap
 660  * flags. VMAs must be already marked with the desired vm_flags, and
 661  * mmap_sem must not be held.
 662  */
 663 int __mm_populate(unsigned long start, unsigned long len, int ignore_errors)
 664 {
 665         struct mm_struct *mm = current->mm;
 666         unsigned long end, nstart, nend;
 667         struct vm_area_struct *vma = NULL;
 668         int locked = 0;
 669         long ret = 0;
 670
 671         VM_BUG_ON(start & ~PAGE_MASK);
 672         VM_BUG_ON(len != PAGE_ALIGN(len));
 673         end = start + len;
 674
 675         for (nstart = start; nstart < end; nstart = nend) {
 676                 /*
 677                  * We want to fault in pages for [nstart; end) address range.
 678                  * Find first corresponding VMA.
 679                  */
 680                 if (!locked) {
 681                         locked = 1;
 682                         down_read(&mm->mmap_sem);
 683                         vma = find_vma(mm, nstart);
 684                 } else if (nstart >= vma->vm_end)
 685                         vma = vma->vm_next;
 686                 if (!vma || vma->vm_start >= end)
 687                         break;
 688                 /*
 689                  * Set [nstart; nend) to intersection of desired address
 690                  * range with the first VMA. Also, skip undesirable VMA types.
 691                  */
 692                 nend = min(end, vma->vm_end);
 693                 if (vma->vm_flags & (VM_IO | VM_PFNMAP))
 694                         continue;
 695                 if (nstart < vma->vm_start)
 696                         nstart = vma->vm_start;
 697                 /*
 698                  * Now fault in a range of pages. __mlock_vma_pages_range()
 699                  * double checks the vma flags, so that it won't mlock pages
 700                  * if the vma was already munlocked.
 701                  */
 702                 ret = __mlock_vma_pages_range(vma, nstart, nend, &locked);
 703                 if (ret < 0) {
 704                         if (ignore_errors) {
 705                                 ret = 0;
 706                                 continue;       /* continue at next VMA */
 707                         }
 708                         ret = __mlock_posix_error_return(ret);
 709                         break;
 710                 }
 711                 nend = nstart + ret * PAGE_SIZE;
 712                 ret = 0;
 713         }
 714         if (locked)
 715                 up_read(&mm->mmap_sem);
 716         return ret;     /* 0 or negative error code */
 717 }
 718
 719 SYSCALL_DEFINE2(mlock, unsigned long, start, size_t, len)
 720 {
 721         unsigned long locked;
 722         unsigned long lock_limit;
 723         int error = -ENOMEM;
 724
 725         if (!can_do_mlock())
 726                 return -EPERM;
 727
 728         lru_add_drain_all();    /* flush pagevec */
 729
 730         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 731         start &= PAGE_MASK;
 732
 733         lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK);
 734         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 735         locked = len >> PAGE_SHIFT;
 736
 737         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 738
 739         locked += current->mm->locked_vm;
 740
 741         /* check against resource limits */
 742         if ((locked <= lock_limit) || capable(CAP_IPC_LOCK))
 743                 error = do_mlock(start, len, 1);
 744
 745         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 746         if (!error)
 747                 error = __mm_populate(start, len, 0);
 748         return error;
 749 }
 750
 751 SYSCALL_DEFINE2(munlock, unsigned long, start, size_t, len)
 752 {
 753         int ret;
 754
 755         len = PAGE_ALIGN(len + (start & ~PAGE_MASK));
 756         start &= PAGE_MASK;
 757
 758         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 759         ret = do_mlock(start, len, 0);
 760         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 761
 762         return ret;
 763 }
 764
 765 static int do_mlockall(int flags)
 766 {
 767         struct vm_area_struct * vma, * prev = NULL;
 768
 769         if (flags & MCL_FUTURE)
 770                 current->mm->def_flags |= VM_LOCKED;
 771         else
 772                 current->mm->def_flags &= ~VM_LOCKED;
 773         if (flags == MCL_FUTURE)
 774                 goto out;
 775
 776         for (vma = current->mm->mmap; vma ; vma = prev->vm_next) {
 777                 vm_flags_t newflags;
 778
 779                 newflags = vma->vm_flags & ~VM_LOCKED;
 780                 if (flags & MCL_CURRENT)
 781                         newflags |= VM_LOCKED;
 782
 783                 /* Ignore errors */
 784                 mlock_fixup(vma, &prev, vma->vm_start, vma->vm_end, newflags);
 785                 cond_resched();
 786         }
 787 out:
 788         return 0;
 789 }
 790
 791 SYSCALL_DEFINE1(mlockall, int, flags)
 792 {
 793         unsigned long lock_limit;
 794         int ret = -EINVAL;
 795
 796         if (!flags || (flags & ~(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE)))
 797                 goto out;
 798
 799         ret = -EPERM;
 800         if (!can_do_mlock())
 801                 goto out;
 802
 803         if (flags & MCL_CURRENT)
 804                 lru_add_drain_all();    /* flush pagevec */
 805
 806         lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK);
 807         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 808
 809         ret = -ENOMEM;
 810         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 811
 812         if (!(flags & MCL_CURRENT) || (current->mm->total_vm <= lock_limit) ||
 813             capable(CAP_IPC_LOCK))
 814                 ret = do_mlockall(flags);
 815         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 816         if (!ret && (flags & MCL_CURRENT))
 817                 mm_populate(0, TASK_SIZE);
 818 out:
 819         return ret;
 820 }
 821
 822 SYSCALL_DEFINE0(munlockall)
 823 {
 824         int ret;
 825
 826         down_write(&current->mm->mmap_sem);
 827         ret = do_mlockall(0);
 828         up_write(&current->mm->mmap_sem);
 829         return ret;
 830 }
 831
 832 /*
 833  * Objects with different lifetime than processes (SHM_LOCK and SHM_HUGETLB
 834  * shm segments) get accounted against the user_struct instead.
 835  */
 836 static DEFINE_SPINLOCK(shmlock_user_lock);
 837
 838 int user_shm_lock(size_t size, struct user_struct *user)
 839 {
 840         unsigned long lock_limit, locked;
 841         int allowed = 0;
 842
 843         locked = (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 844         lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK);
 845         if (lock_limit == RLIM_INFINITY)
 846                 allowed = 1;
 847         lock_limit >>= PAGE_SHIFT;
 848         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 849         if (!allowed &&
 850             locked + user->locked_shm > lock_limit && !capable(CAP_IPC_LOCK))
 851                 goto out;
 852         get_uid(user);
 853         user->locked_shm += locked;
 854         allowed = 1;
 855 out:
 856         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 857         return allowed;
 858 }
 859
 860 void user_shm_unlock(size_t size, struct user_struct *user)
 861 {
 862         spin_lock(&shmlock_user_lock);
 863         user->locked_shm -= (size + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
 864         spin_unlock(&shmlock_user_lock);
 865         free_uid(user);
 866 }