mm/mmap.c

   1 /*
   2  *      linux/mm/mmap.c
   3  *
   4  * Written by obz.
   5  */
   6 #include <linux/slab.h>
   7 #include <linux/shm.h>
   8 #include <linux/mman.h>
   9 #include <linux/pagemap.h>
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/swapctl.h>
  12 #include <linux/smp_lock.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/file.h>
  15 #include <linux/fs.h>
  16 #include <linux/personality.h>
  17
  18 #include <asm/uaccess.h>
  19 #include <asm/pgalloc.h>
  20
  21 /*
  22  * WARNING: the debugging will use recursive algorithms so never enable this
  23  * unless you know what you are doing.
  24  */
  25 #undef DEBUG_MM_RB
  26
  27 /* description of effects of mapping type and prot in current implementation.
  28  * this is due to the limited x86 page protection hardware.  The expected
  29  * behavior is in parens:
  30  *
  31  * map_type     prot
  32  *              PROT_NONE       PROT_READ       PROT_WRITE      PROT_EXEC
  33  * MAP_SHARED   r: (no) no      r: (yes) yes    r: (no) yes     r: (no) yes
  34  *              w: (no) no      w: (no) no      w: (yes) yes    w: (no) no
  35  *              x: (no) no      x: (no) yes     x: (no) yes     x: (yes) yes
  36  *
  37  * MAP_PRIVATE  r: (no) no      r: (yes) yes    r: (no) yes     r: (no) yes
  38  *              w: (no) no      w: (no) no      w: (copy) copy  w: (no) no
  39  *              x: (no) no      x: (no) yes     x: (no) yes     x: (yes) yes
  40  *
  41  */
  42 pgprot_t protection_map[16] = {
  43         __P000, __P001, __P010, __P011, __P100, __P101, __P110, __P111,
  44         __S000, __S001, __S010, __S011, __S100, __S101, __S110, __S111
  45 };
  46
  47 int sysctl_overcommit_memory;
  48 int max_map_count = DEFAULT_MAX_MAP_COUNT;
  49
  50 /* Check that a process has enough memory to allocate a
  51  * new virtual mapping.
  52  */
  53 int vm_enough_memory(long pages)
  54 {
  55         /* Stupid algorithm to decide if we have enough memory: while
  56          * simple, it hopefully works in most obvious cases.. Easy to
  57          * fool it, but this should catch most mistakes.
  58          */
  59         /* 23/11/98 NJC: Somewhat less stupid version of algorithm,
  60          * which tries to do "TheRightThing".  Instead of using half of
  61          * (buffers+cache), use the minimum values.  Allow an extra 2%
  62          * of num_physpages for safety margin.
  63          */
  64
  65         unsigned long free;
  66
  67         /* Sometimes we want to use more memory than we have. */
  68         if (sysctl_overcommit_memory)
  69             return 1;
  70
  71         /* The page cache contains buffer pages these days.. */
  72         free = atomic_read(&page_cache_size);
  73         free += nr_free_pages();
  74         free += nr_swap_pages;
  75
  76         /*
  77          * This double-counts: the nrpages are both in the page-cache
  78          * and in the swapper space. At the same time, this compensates
  79          * for the swap-space over-allocation (ie "nr_swap_pages" being
  80          * too small.
  81          */
  82         free += swapper_space.nrpages;
  83
  84         /*
  85          * The code below doesn't account for free space in the inode
  86          * and dentry slab cache, slab cache fragmentation, inodes and
  87          * dentries which will become freeable under VM load, etc.
  88          * Lets just hope all these (complex) factors balance out...
  89          */
  90         free += (dentry_stat.nr_unused * sizeof(struct dentry)) >> PAGE_SHIFT;
  91         free += (inodes_stat.nr_unused * sizeof(struct inode)) >> PAGE_SHIFT;
  92
  93         return free > pages;
  94 }
  95
  96 /* Remove one vm structure from the inode's i_mapping address space. */
  97 static inline void __remove_shared_vm_struct(struct vm_area_struct *vma)
  98 {
  99         struct file * file = vma->vm_file;
 100
 101         if (file) {
 102                 struct inode *inode = file->f_dentry->d_inode;
 103                 if (vma->vm_flags & VM_DENYWRITE)
 104                         atomic_inc(&inode->i_writecount);
 105                 if(vma->vm_next_share)
 106                         vma->vm_next_share->vm_pprev_share = vma->vm_pprev_share;
 107                 *vma->vm_pprev_share = vma->vm_next_share;
 108         }
 109 }
 110
 111 static inline void remove_shared_vm_struct(struct vm_area_struct *vma)
 112 {
 113         lock_vma_mappings(vma);
 114         __remove_shared_vm_struct(vma);
 115         unlock_vma_mappings(vma);
 116 }
 117
 118 void lock_vma_mappings(struct vm_area_struct *vma)
 119 {
 120         struct address_space *mapping;
 121
 122         mapping = NULL;
 123         if (vma->vm_file)
 124                 mapping = vma->vm_file->f_dentry->d_inode->i_mapping;
 125         if (mapping)
 126                 spin_lock(&mapping->i_shared_lock);
 127 }
 128
 129 void unlock_vma_mappings(struct vm_area_struct *vma)
 130 {
 131         struct address_space *mapping;
 132
 133         mapping = NULL;
 134         if (vma->vm_file)
 135                 mapping = vma->vm_file->f_dentry->d_inode->i_mapping;
 136         if (mapping)
 137                 spin_unlock(&mapping->i_shared_lock);
 138 }
 139
 140 /*
 141  *  sys_brk() for the most part doesn't need the global kernel
 142  *  lock, except when an application is doing something nasty
 143  *  like trying to un-brk an area that has already been mapped
 144  *  to a regular file.  in this case, the unmapping will need
 145  *  to invoke file system routines that need the global lock.
 146  */
 147 asmlinkage unsigned long sys_brk(unsigned long brk)
 148 {
 149         unsigned long rlim, retval;
 150         unsigned long newbrk, oldbrk;
 151         struct mm_struct *mm = current->mm;
 152
 153         down_write(&mm->mmap_sem);
 154
 155         if (brk < mm->end_code)
 156                 goto out;
 157         newbrk = PAGE_ALIGN(brk);
 158         oldbrk = PAGE_ALIGN(mm->brk);
 159         if (oldbrk == newbrk)
 160                 goto set_brk;
 161
 162         /* Always allow shrinking brk. */
 163         if (brk <= mm->brk) {
 164                 if (!do_munmap(mm, newbrk, oldbrk-newbrk))
 165                         goto set_brk;
 166                 goto out;
 167         }
 168
 169         /* Check against rlimit.. */
 170         rlim = current->rlim[RLIMIT_DATA].rlim_cur;
 171         if (rlim < RLIM_INFINITY && brk - mm->start_data > rlim)
 172                 goto out;
 173
 174         /* Check against existing mmap mappings. */
 175         if (find_vma_intersection(mm, oldbrk, newbrk+PAGE_SIZE))
 176                 goto out;
 177
 178         /* Check if we have enough memory.. */
 179         if (!vm_enough_memory((newbrk-oldbrk) >> PAGE_SHIFT))
 180                 goto out;
 181
 182         /* Ok, looks good - let it rip. */
 183         if (do_brk(oldbrk, newbrk-oldbrk) != oldbrk)
 184                 goto out;
 185 set_brk:
 186         mm->brk = brk;
 187 out:
 188         retval = mm->brk;
 189         up_write(&mm->mmap_sem);
 190         return retval;
 191 }
 192
 193 /* Combine the mmap "prot" and "flags" argument into one "vm_flags" used
 194  * internally. Essentially, translate the "PROT_xxx" and "MAP_xxx" bits
 195  * into "VM_xxx".
 196  */
 197 static inline unsigned long calc_vm_flags(unsigned long prot, unsigned long flags)
 198 {
 199 #define _trans(x,bit1,bit2) \
 200 ((bit1==bit2)?(x&bit1):(x&bit1)?bit2:0)
 201
 202         unsigned long prot_bits, flag_bits;
 203         prot_bits =
 204                 _trans(prot, PROT_READ, VM_READ) |
 205                 _trans(prot, PROT_WRITE, VM_WRITE) |
 206                 _trans(prot, PROT_EXEC, VM_EXEC);
 207         flag_bits =
 208                 _trans(flags, MAP_GROWSDOWN, VM_GROWSDOWN) |
 209                 _trans(flags, MAP_DENYWRITE, VM_DENYWRITE) |
 210                 _trans(flags, MAP_EXECUTABLE, VM_EXECUTABLE);
 211         return prot_bits | flag_bits;
 212 #undef _trans
 213 }
 214
 215 #ifdef DEBUG_MM_RB
 216 static int browse_rb(rb_node_t * rb_node) {
 217         int i = 0;
 218         if (rb_node) {
 219                 i++;
 220                 i += browse_rb(rb_node->rb_left);
 221                 i += browse_rb(rb_node->rb_right);
 222         }
 223         return i;
 224 }
 225
 226 static void validate_mm(struct mm_struct * mm) {
 227         int bug = 0;
 228         int i = 0;
 229         struct vm_area_struct * tmp = mm->mmap;
 230         while (tmp) {
 231                 tmp = tmp->vm_next;
 232                 i++;
 233         }
 234         if (i != mm->map_count)
 235                 printk("map_count %d vm_next %d\n", mm->map_count, i), bug = 1;
 236         i = browse_rb(mm->mm_rb.rb_node);
 237         if (i != mm->map_count)
 238                 printk("map_count %d rb %d\n", mm->map_count, i), bug = 1;
 239         if (bug)
 240                 BUG();
 241 }
 242 #else
 243 #define validate_mm(mm) do { } while (0)
 244 #endif
 245
 246 static struct vm_area_struct * find_vma_prepare(struct mm_struct * mm, unsigned long addr,
 247                                                 struct vm_area_struct ** pprev,
 248                                                 rb_node_t *** rb_link, rb_node_t ** rb_parent)
 249 {
 250         struct vm_area_struct * vma;
 251         rb_node_t ** __rb_link, * __rb_parent, * rb_prev;
 252
 253         __rb_link = &mm->mm_rb.rb_node;
 254         rb_prev = __rb_parent = NULL;
 255         vma = NULL;
 256
 257         while (*__rb_link) {
 258                 struct vm_area_struct *vma_tmp;
 259
 260                 __rb_parent = *__rb_link;
 261                 vma_tmp = rb_entry(__rb_parent, struct vm_area_struct, vm_rb);
 262
 263                 if (vma_tmp->vm_end > addr) {
 264                         vma = vma_tmp;
 265                         if (vma_tmp->vm_start <= addr)
 266                                 return vma;
 267                         __rb_link = &__rb_parent->rb_left;
 268                 } else {
 269                         rb_prev = __rb_parent;
 270                         __rb_link = &__rb_parent->rb_right;
 271                 }
 272         }
 273
 274         *pprev = NULL;
 275         if (rb_prev)
 276                 *pprev = rb_entry(rb_prev, struct vm_area_struct, vm_rb);
 277         *rb_link = __rb_link;
 278         *rb_parent = __rb_parent;
 279         return vma;
 280 }
 281
 282 static inline void __vma_link_list(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma, struct vm_area_struct * prev,
 283                                    rb_node_t * rb_parent)
 284 {
 285         if (prev) {
 286                 vma->vm_next = prev->vm_next;
 287                 prev->vm_next = vma;
 288         } else {
 289                 mm->mmap = vma;
 290                 if (rb_parent)
 291                         vma->vm_next = rb_entry(rb_parent, struct vm_area_struct, vm_rb);
 292                 else
 293                         vma->vm_next = NULL;
 294         }
 295 }
 296
 297 static inline void __vma_link_rb(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma,
 298                                  rb_node_t ** rb_link, rb_node_t * rb_parent)
 299 {
 300         rb_link_node(&vma->vm_rb, rb_parent, rb_link);
 301         rb_insert_color(&vma->vm_rb, &mm->mm_rb);
 302 }
 303
 304 static inline void __vma_link_file(struct vm_area_struct * vma)
 305 {
 306         struct file * file;
 307
 308         file = vma->vm_file;
 309         if (file) {
 310                 struct inode * inode = file->f_dentry->d_inode;
 311                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 312                 struct vm_area_struct **head;
 313
 314                 if (vma->vm_flags & VM_DENYWRITE)
 315                         atomic_dec(&inode->i_writecount);
 316
 317                 head = &mapping->i_mmap;
 318                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
 319                         head = &mapping->i_mmap_shared;
 320
 321                 /* insert vma into inode's share list */
 322                 if((vma->vm_next_share = *head) != NULL)
 323                         (*head)->vm_pprev_share = &vma->vm_next_share;
 324                 *head = vma;
 325                 vma->vm_pprev_share = head;
 326         }
 327 }
 328
 329 static void __vma_link(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma,  struct vm_area_struct * prev,
 330                        rb_node_t ** rb_link, rb_node_t * rb_parent)
 331 {
 332         __vma_link_list(mm, vma, prev, rb_parent);
 333         __vma_link_rb(mm, vma, rb_link, rb_parent);
 334         __vma_link_file(vma);
 335 }
 336
 337 static inline void vma_link(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma, struct vm_area_struct * prev,
 338                             rb_node_t ** rb_link, rb_node_t * rb_parent)
 339 {
 340         lock_vma_mappings(vma);
 341         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 342         __vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
 343         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 344         unlock_vma_mappings(vma);
 345
 346         mm->map_count++;
 347         validate_mm(mm);
 348 }
 349
 350 static int vma_merge(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * prev,
 351                      rb_node_t * rb_parent, unsigned long addr, unsigned long end, unsigned long vm_flags)
 352 {
 353         spinlock_t * lock = &mm->page_table_lock;
 354         if (!prev) {
 355                 prev = rb_entry(rb_parent, struct vm_area_struct, vm_rb);
 356                 goto merge_next;
 357         }
 358         if (prev->vm_end == addr && can_vma_merge(prev, vm_flags)) {
 359                 struct vm_area_struct * next;
 360
 361                 spin_lock(lock);
 362                 prev->vm_end = end;
 363                 next = prev->vm_next;
 364                 if (next && prev->vm_end == next->vm_start && can_vma_merge(next, vm_flags)) {
 365                         prev->vm_end = next->vm_end;
 366                         __vma_unlink(mm, next, prev);
 367                         spin_unlock(lock);
 368
 369                         mm->map_count--;
 370                         kmem_cache_free(vm_area_cachep, next);
 371                         return 1;
 372                 }
 373                 spin_unlock(lock);
 374                 return 1;
 375         }
 376
 377         prev = prev->vm_next;
 378         if (prev) {
 379  merge_next:
 380                 if (!can_vma_merge(prev, vm_flags))
 381                         return 0;
 382                 if (end == prev->vm_start) {
 383                         spin_lock(lock);
 384                         prev->vm_start = addr;
 385                         spin_unlock(lock);
 386                         return 1;
 387                 }
 388         }
 389
 390         return 0;
 391 }
 392
 393 unsigned long do_mmap_pgoff(struct file * file, unsigned long addr, unsigned long len,
 394         unsigned long prot, unsigned long flags, unsigned long pgoff)
 395 {
 396         struct mm_struct * mm = current->mm;
 397         struct vm_area_struct * vma, * prev;
 398         unsigned int vm_flags;
 399         int correct_wcount = 0;
 400         int error;
 401         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
 402
 403         if (file && (!file->f_op || !file->f_op->mmap))
 404                 return -ENODEV;
 405
 406         if ((len = PAGE_ALIGN(len)) == 0)
 407                 return addr;
 408
 409         if (len > TASK_SIZE)
 410                 return -EINVAL;
 411
 412         /* offset overflow? */
 413         if ((pgoff + (len >> PAGE_SHIFT)) < pgoff)
 414                 return -EINVAL;
 415
 416         /* Too many mappings? */
 417         if (mm->map_count > max_map_count)
 418                 return -ENOMEM;
 419
 420         /* Obtain the address to map to. we verify (or select) it and ensure
 421          * that it represents a valid section of the address space.
 422          */
 423         addr = get_unmapped_area(file, addr, len, pgoff, flags);
 424         if (addr & ~PAGE_MASK)
 425                 return addr;
 426
 427         /* Do simple checking here so the lower-level routines won't have
 428          * to. we assume access permissions have been handled by the open
 429          * of the memory object, so we don't do any here.
 430          */
 431         vm_flags = calc_vm_flags(prot,flags) | mm->def_flags | VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC;
 432
 433         /* mlock MCL_FUTURE? */
 434         if (vm_flags & VM_LOCKED) {
 435                 unsigned long locked = mm->locked_vm << PAGE_SHIFT;
 436                 locked += len;
 437                 if (locked > current->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur)
 438                         return -EAGAIN;
 439         }
 440
 441         if (file) {
 442                 switch (flags & MAP_TYPE) {
 443                 case MAP_SHARED:
 444                         if ((prot & PROT_WRITE) && !(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 445                                 return -EACCES;
 446
 447                         /* Make sure we don't allow writing to an append-only file.. */
 448                         if (IS_APPEND(file->f_dentry->d_inode) && (file->f_mode & FMODE_WRITE))
 449                                 return -EACCES;
 450
 451                         /* make sure there are no mandatory locks on the file. */
 452                         if (locks_verify_locked(file->f_dentry->d_inode))
 453                                 return -EAGAIN;
 454
 455                         vm_flags |= VM_SHARED | VM_MAYSHARE;
 456                         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 457                                 vm_flags &= ~(VM_MAYWRITE | VM_SHARED);
 458
 459                         /* fall through */
 460                 case MAP_PRIVATE:
 461                         if (!(file->f_mode & FMODE_READ))
 462                                 return -EACCES;
 463                         break;
 464
 465                 default:
 466                         return -EINVAL;
 467                 }
 468         } else {
 469                 vm_flags |= VM_SHARED | VM_MAYSHARE;
 470                 switch (flags & MAP_TYPE) {
 471                 default:
 472                         return -EINVAL;
 473                 case MAP_PRIVATE:
 474                         vm_flags &= ~(VM_SHARED | VM_MAYSHARE);
 475                         /* fall through */
 476                 case MAP_SHARED:
 477                         break;
 478                 }
 479         }
 480
 481         /* Clear old maps */
 482 munmap_back:
 483         vma = find_vma_prepare(mm, addr, &prev, &rb_link, &rb_parent);
 484         if (vma && vma->vm_start < addr + len) {
 485                 if (do_munmap(mm, addr, len))
 486                         return -ENOMEM;
 487                 goto munmap_back;
 488         }
 489
 490         /* Check against address space limit. */
 491         if ((mm->total_vm << PAGE_SHIFT) + len
 492             > current->rlim[RLIMIT_AS].rlim_cur)
 493                 return -ENOMEM;
 494
 495         /* Private writable mapping? Check memory availability.. */
 496         if ((vm_flags & (VM_SHARED | VM_WRITE)) == VM_WRITE &&
 497             !(flags & MAP_NORESERVE)                             &&
 498             !vm_enough_memory(len >> PAGE_SHIFT))
 499                 return -ENOMEM;
 500
 501         /* Can we just expand an old anonymous mapping? */
 502         if (!file && !(vm_flags & VM_SHARED) && rb_parent)
 503                 if (vma_merge(mm, prev, rb_parent, addr, addr + len, vm_flags))
 504                         goto out;
 505
 506         /* Determine the object being mapped and call the appropriate
 507          * specific mapper. the address has already been validated, but
 508          * not unmapped, but the maps are removed from the list.
 509          */
 510         vma = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
 511         if (!vma)
 512                 return -ENOMEM;
 513
 514         vma->vm_mm = mm;
 515         vma->vm_start = addr;
 516         vma->vm_end = addr + len;
 517         vma->vm_flags = vm_flags;
 518         vma->vm_page_prot = protection_map[vm_flags & 0x0f];
 519         vma->vm_ops = NULL;
 520         vma->vm_pgoff = pgoff;
 521         vma->vm_file = NULL;
 522         vma->vm_private_data = NULL;
 523         vma->vm_raend = 0;
 524
 525         if (file) {
 526                 error = -EINVAL;
 527                 if (vm_flags & (VM_GROWSDOWN|VM_GROWSUP))
 528                         goto free_vma;
 529                 if (vm_flags & VM_DENYWRITE) {
 530                         error = deny_write_access(file);
 531                         if (error)
 532                                 goto free_vma;
 533                         correct_wcount = 1;
 534                 }
 535                 vma->vm_file = file;
 536                 get_file(file);
 537                 error = file->f_op->mmap(file, vma);
 538                 if (error)
 539                         goto unmap_and_free_vma;
 540         } else if (flags & MAP_SHARED) {
 541                 error = shmem_zero_setup(vma);
 542                 if (error)
 543                         goto free_vma;
 544         }
 545
 546         /* Can addr have changed??
 547          *
 548          * Answer: Yes, several device drivers can do it in their
 549          *         f_op->mmap method. -DaveM
 550          */
 551         if (addr != vma->vm_start) {
 552                 /*
 553                  * It is a bit too late to pretend changing the virtual
 554                  * area of the mapping, we just corrupted userspace
 555                  * in the do_munmap, so FIXME (not in 2.4 to avoid breaking
 556                  * the driver API).
 557                  */
 558                 struct vm_area_struct * stale_vma;
 559                 /* Since addr changed, we rely on the mmap op to prevent
 560                  * collisions with existing vmas and just use find_vma_prepare
 561                  * to update the tree pointers.
 562                  */
 563                 addr = vma->vm_start;
 564                 stale_vma = find_vma_prepare(mm, addr, &prev,
 565                                                 &rb_link, &rb_parent);
 566                 /*
 567                  * Make sure the lowlevel driver did its job right.
 568                  */
 569                 if (unlikely(stale_vma && stale_vma->vm_start < vma->vm_end)) {
 570                         printk(KERN_ERR "buggy mmap operation: [<%p>]\n",
 571                                 file ? file->f_op->mmap : NULL);
 572                         BUG();
 573                 }
 574         }
 575
 576         vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
 577         if (correct_wcount)
 578                 atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
 579
 580 out:
 581         mm->total_vm += len >> PAGE_SHIFT;
 582         if (vm_flags & VM_LOCKED) {
 583                 mm->locked_vm += len >> PAGE_SHIFT;
 584                 make_pages_present(addr, addr + len);
 585         }
 586         return addr;
 587
 588 unmap_and_free_vma:
 589         if (correct_wcount)
 590                 atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
 591         vma->vm_file = NULL;
 592         fput(file);
 593
 594         /* Undo any partial mapping done by a device driver. */
 595         zap_page_range(mm, vma->vm_start, vma->vm_end - vma->vm_start);
 596 free_vma:
 597         kmem_cache_free(vm_area_cachep, vma);
 598         return error;
 599 }
 600
 601 /* Get an address range which is currently unmapped.
 602  * For shmat() with addr=0.
 603  *
 604  * Ugly calling convention alert:
 605  * Return value with the low bits set means error value,
 606  * ie
 607  *      if (ret & ~PAGE_MASK)
 608  *              error = ret;
 609  *
 610  * This function "knows" that -ENOMEM has the bits set.
 611  */
 612 #ifndef HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA
 613 static inline unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr, unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags)
 614 {
 615         struct vm_area_struct *vma;
 616
 617         if (len > TASK_SIZE)
 618                 return -ENOMEM;
 619
 620         if (addr) {
 621                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 622                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 623                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 624                     (!vma || addr + len <= vma->vm_start))
 625                         return addr;
 626         }
 627         addr = PAGE_ALIGN(TASK_UNMAPPED_BASE);
 628
 629         for (vma = find_vma(current->mm, addr); ; vma = vma->vm_next) {
 630                 /* At this point:  (!vma || addr < vma->vm_end). */
 631                 if (TASK_SIZE - len < addr)
 632                         return -ENOMEM;
 633                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
 634                         return addr;
 635                 addr = vma->vm_end;
 636         }
 637 }
 638 #else
 639 extern unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
 640 #endif
 641
 642 unsigned long get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr, unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags)
 643 {
 644         if (flags & MAP_FIXED) {
 645                 if (addr > TASK_SIZE - len)
 646                         return -ENOMEM;
 647                 if (addr & ~PAGE_MASK)
 648                         return -EINVAL;
 649                 return addr;
 650         }
 651
 652         if (file && file->f_op && file->f_op->get_unmapped_area)
 653                 return file->f_op->get_unmapped_area(file, addr, len, pgoff, flags);
 654
 655         return arch_get_unmapped_area(file, addr, len, pgoff, flags);
 656 }
 657
 658 /* Look up the first VMA which satisfies  addr < vm_end,  NULL if none. */
 659 struct vm_area_struct * find_vma(struct mm_struct * mm, unsigned long addr)
 660 {
 661         struct vm_area_struct *vma = NULL;
 662
 663         if (mm) {
 664                 /* Check the cache first. */
 665                 /* (Cache hit rate is typically around 35%.) */
 666                 vma = mm->mmap_cache;
 667                 if (!(vma && vma->vm_end > addr && vma->vm_start <= addr)) {
 668                         rb_node_t * rb_node;
 669
 670                         rb_node = mm->mm_rb.rb_node;
 671                         vma = NULL;
 672
 673                         while (rb_node) {
 674                                 struct vm_area_struct * vma_tmp;
 675
 676                                 vma_tmp = rb_entry(rb_node, struct vm_area_struct, vm_rb);
 677
 678                                 if (vma_tmp->vm_end > addr) {
 679                                         vma = vma_tmp;
 680                                         if (vma_tmp->vm_start <= addr)
 681                                                 break;
 682                                         rb_node = rb_node->rb_left;
 683                                 } else
 684                                         rb_node = rb_node->rb_right;
 685                         }
 686                         if (vma)
 687                                 mm->mmap_cache = vma;
 688                 }
 689         }
 690         return vma;
 691 }
 692
 693 /* Same as find_vma, but also return a pointer to the previous VMA in *pprev. */
 694 struct vm_area_struct * find_vma_prev(struct mm_struct * mm, unsigned long addr,
 695                                       struct vm_area_struct **pprev)
 696 {
 697         if (mm) {
 698                 /* Go through the RB tree quickly. */
 699                 struct vm_area_struct * vma;
 700                 rb_node_t * rb_node, * rb_last_right, * rb_prev;
 701
 702                 rb_node = mm->mm_rb.rb_node;
 703                 rb_last_right = rb_prev = NULL;
 704                 vma = NULL;
 705
 706                 while (rb_node) {
 707                         struct vm_area_struct * vma_tmp;
 708
 709                         vma_tmp = rb_entry(rb_node, struct vm_area_struct, vm_rb);
 710
 711                         if (vma_tmp->vm_end > addr) {
 712                                 vma = vma_tmp;
 713                                 rb_prev = rb_last_right;
 714                                 if (vma_tmp->vm_start <= addr)
 715                                         break;
 716                                 rb_node = rb_node->rb_left;
 717                         } else {
 718                                 rb_last_right = rb_node;
 719                                 rb_node = rb_node->rb_right;
 720                         }
 721                 }
 722                 if (vma) {
 723                         if (vma->vm_rb.rb_left) {
 724                                 rb_prev = vma->vm_rb.rb_left;
 725                                 while (rb_prev->rb_right)
 726                                         rb_prev = rb_prev->rb_right;
 727                         }
 728                         *pprev = NULL;
 729                         if (rb_prev)
 730                                 *pprev = rb_entry(rb_prev, struct vm_area_struct, vm_rb);
 731                         if ((rb_prev ? (*pprev)->vm_next : mm->mmap) != vma)
 732                                 BUG();
 733                         return vma;
 734                 }
 735         }
 736         *pprev = NULL;
 737         return NULL;
 738 }
 739
 740 struct vm_area_struct * find_extend_vma(struct mm_struct * mm, unsigned long addr)
 741 {
 742         struct vm_area_struct * vma;
 743         unsigned long start;
 744
 745         addr &= PAGE_MASK;
 746         vma = find_vma(mm,addr);
 747         if (!vma)
 748                 return NULL;
 749         if (vma->vm_start <= addr)
 750                 return vma;
 751         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 752                 return NULL;
 753         start = vma->vm_start;
 754         if (expand_stack(vma, addr))
 755                 return NULL;
 756         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
 757                 make_pages_present(addr, start);
 758         }
 759         return vma;
 760 }
 761
 762 /* Normal function to fix up a mapping
 763  * This function is the default for when an area has no specific
 764  * function.  This may be used as part of a more specific routine.
 765  * This function works out what part of an area is affected and
 766  * adjusts the mapping information.  Since the actual page
 767  * manipulation is done in do_mmap(), none need be done here,
 768  * though it would probably be more appropriate.
 769  *
 770  * By the time this function is called, the area struct has been
 771  * removed from the process mapping list, so it needs to be
 772  * reinserted if necessary.
 773  *
 774  * The 4 main cases are:
 775  *    Unmapping the whole area
 776  *    Unmapping from the start of the segment to a point in it
 777  *    Unmapping from an intermediate point to the end
 778  *    Unmapping between to intermediate points, making a hole.
 779  *
 780  * Case 4 involves the creation of 2 new areas, for each side of
 781  * the hole.  If possible, we reuse the existing area rather than
 782  * allocate a new one, and the return indicates whether the old
 783  * area was reused.
 784  */
 785 static struct vm_area_struct * unmap_fixup(struct mm_struct *mm,
 786         struct vm_area_struct *area, unsigned long addr, size_t len,
 787         struct vm_area_struct *extra)
 788 {
 789         struct vm_area_struct *mpnt;
 790         unsigned long end = addr + len;
 791
 792         area->vm_mm->total_vm -= len >> PAGE_SHIFT;
 793         if (area->vm_flags & VM_LOCKED)
 794                 area->vm_mm->locked_vm -= len >> PAGE_SHIFT;
 795
 796         /* Unmapping the whole area. */
 797         if (addr == area->vm_start && end == area->vm_end) {
 798                 if (area->vm_ops && area->vm_ops->close)
 799                         area->vm_ops->close(area);
 800                 if (area->vm_file)
 801                         fput(area->vm_file);
 802                 kmem_cache_free(vm_area_cachep, area);
 803                 return extra;
 804         }
 805
 806         /* Work out to one of the ends. */
 807         if (end == area->vm_end) {
 808                 /*
 809                  * here area isn't visible to the semaphore-less readers
 810                  * so we don't need to update it under the spinlock.
 811                  */
 812                 area->vm_end = addr;
 813                 lock_vma_mappings(area);
 814                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 815         } else if (addr == area->vm_start) {
 816                 area->vm_pgoff += (end - area->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 817                 /* same locking considerations of the above case */
 818                 area->vm_start = end;
 819                 lock_vma_mappings(area);
 820                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 821         } else {
 822         /* Unmapping a hole: area->vm_start < addr <= end < area->vm_end */
 823                 /* Add end mapping -- leave beginning for below */
 824                 mpnt = extra;
 825                 extra = NULL;
 826
 827                 mpnt->vm_mm = area->vm_mm;
 828                 mpnt->vm_start = end;
 829                 mpnt->vm_end = area->vm_end;
 830                 mpnt->vm_page_prot = area->vm_page_prot;
 831                 mpnt->vm_flags = area->vm_flags;
 832                 mpnt->vm_raend = 0;
 833                 mpnt->vm_ops = area->vm_ops;
 834                 mpnt->vm_pgoff = area->vm_pgoff + ((end - area->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 835                 mpnt->vm_file = area->vm_file;
 836                 mpnt->vm_private_data = area->vm_private_data;
 837                 if (mpnt->vm_file)
 838                         get_file(mpnt->vm_file);
 839                 if (mpnt->vm_ops && mpnt->vm_ops->open)
 840                         mpnt->vm_ops->open(mpnt);
 841                 area->vm_end = addr;    /* Truncate area */
 842
 843                 /* Because mpnt->vm_file == area->vm_file this locks
 844                  * things correctly.
 845                  */
 846                 lock_vma_mappings(area);
 847                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 848                 __insert_vm_struct(mm, mpnt);
 849         }
 850
 851         __insert_vm_struct(mm, area);
 852         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 853         unlock_vma_mappings(area);
 854         return extra;
 855 }
 856
 857 /*
 858  * Try to free as many page directory entries as we can,
 859  * without having to work very hard at actually scanning
 860  * the page tables themselves.
 861  *
 862  * Right now we try to free page tables if we have a nice
 863  * PGDIR-aligned area that got free'd up. We could be more
 864  * granular if we want to, but this is fast and simple,
 865  * and covers the bad cases.
 866  *
 867  * "prev", if it exists, points to a vma before the one
 868  * we just free'd - but there's no telling how much before.
 869  */
 870 static void free_pgtables(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct *prev,
 871         unsigned long start, unsigned long end)
 872 {
 873         unsigned long first = start & PGDIR_MASK;
 874         unsigned long last = end + PGDIR_SIZE - 1;
 875         unsigned long start_index, end_index;
 876
 877         if (!prev) {
 878                 prev = mm->mmap;
 879                 if (!prev)
 880                         goto no_mmaps;
 881                 if (prev->vm_end > start) {
 882                         if (last > prev->vm_start)
 883                                 last = prev->vm_start;
 884                         goto no_mmaps;
 885                 }
 886         }
 887         for (;;) {
 888                 struct vm_area_struct *next = prev->vm_next;
 889
 890                 if (next) {
 891                         if (next->vm_start < start) {
 892                                 prev = next;
 893                                 continue;
 894                         }
 895                         if (last > next->vm_start)
 896                                 last = next->vm_start;
 897                 }
 898                 if (prev->vm_end > first)
 899                         first = prev->vm_end + PGDIR_SIZE - 1;
 900                 break;
 901         }
 902 no_mmaps:
 903         /*
 904          * If the PGD bits are not consecutive in the virtual address, the
 905          * old method of shifting the VA >> by PGDIR_SHIFT doesn't work.
 906          */
 907         start_index = pgd_index(first);
 908         end_index = pgd_index(last);
 909         if (end_index > start_index) {
 910                 clear_page_tables(mm, start_index, end_index - start_index);
 911                 flush_tlb_pgtables(mm, first & PGDIR_MASK, last & PGDIR_MASK);
 912         }
 913 }
 914
 915 /* Munmap is split into 2 main parts -- this part which finds
 916  * what needs doing, and the areas themselves, which do the
 917  * work.  This now handles partial unmappings.
 918  * Jeremy Fitzhardine <jeremy@sw.oz.au>
 919  */
 920 int do_munmap(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, size_t len)
 921 {
 922         struct vm_area_struct *mpnt, *prev, **npp, *free, *extra;
 923
 924         if ((addr & ~PAGE_MASK) || addr > TASK_SIZE || len > TASK_SIZE-addr)
 925                 return -EINVAL;
 926
 927         if ((len = PAGE_ALIGN(len)) == 0)
 928                 return -EINVAL;
 929
 930         /* Check if this memory area is ok - put it on the temporary
 931          * list if so..  The checks here are pretty simple --
 932          * every area affected in some way (by any overlap) is put
 933          * on the list.  If nothing is put on, nothing is affected.
 934          */
 935         mpnt = find_vma_prev(mm, addr, &prev);
 936         if (!mpnt)
 937                 return 0;
 938         /* we have  addr < mpnt->vm_end  */
 939
 940         if (mpnt->vm_start >= addr+len)
 941                 return 0;
 942
 943         /* If we'll make "hole", check the vm areas limit */
 944         if ((mpnt->vm_start < addr && mpnt->vm_end > addr+len)
 945             && mm->map_count >= max_map_count)
 946                 return -ENOMEM;
 947
 948         /*
 949          * We may need one additional vma to fix up the mappings ...
 950          * and this is the last chance for an easy error exit.
 951          */
 952         extra = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
 953         if (!extra)
 954                 return -ENOMEM;
 955
 956         npp = (prev ? &prev->vm_next : &mm->mmap);
 957         free = NULL;
 958         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 959         for ( ; mpnt && mpnt->vm_start < addr+len; mpnt = *npp) {
 960                 *npp = mpnt->vm_next;
 961                 mpnt->vm_next = free;
 962                 free = mpnt;
 963                 rb_erase(&mpnt->vm_rb, &mm->mm_rb);
 964         }
 965         mm->mmap_cache = NULL;  /* Kill the cache. */
 966         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 967
 968         /* Ok - we have the memory areas we should free on the 'free' list,
 969          * so release them, and unmap the page range..
 970          * If the one of the segments is only being partially unmapped,
 971          * it will put new vm_area_struct(s) into the address space.
 972          * In that case we have to be careful with VM_DENYWRITE.
 973          */
 974         while ((mpnt = free) != NULL) {
 975                 unsigned long st, end, size;
 976                 struct file *file = NULL;
 977
 978                 free = free->vm_next;
 979
 980                 st = addr < mpnt->vm_start ? mpnt->vm_start : addr;
 981                 end = addr+len;
 982                 end = end > mpnt->vm_end ? mpnt->vm_end : end;
 983                 size = end - st;
 984
 985                 if (mpnt->vm_flags & VM_DENYWRITE &&
 986                     (st != mpnt->vm_start || end != mpnt->vm_end) &&
 987                     (file = mpnt->vm_file) != NULL) {
 988                         atomic_dec(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
 989                 }
 990                 remove_shared_vm_struct(mpnt);
 991                 mm->map_count--;
 992
 993                 zap_page_range(mm, st, size);
 994
 995                 /*
 996                  * Fix the mapping, and free the old area if it wasn't reused.
 997                  */
 998                 extra = unmap_fixup(mm, mpnt, st, size, extra);
 999                 if (file)
1000                         atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
1001         }
1002         validate_mm(mm);
1003
1004         /* Release the extra vma struct if it wasn't used */
1005         if (extra)
1006                 kmem_cache_free(vm_area_cachep, extra);
1007
1008         free_pgtables(mm, prev, addr, addr+len);
1009
1010         return 0;
1011 }
1012
1013 asmlinkage long sys_munmap(unsigned long addr, size_t len)
1014 {
1015         int ret;
1016         struct mm_struct *mm = current->mm;
1017
1018         down_write(&mm->mmap_sem);
1019         ret = do_munmap(mm, addr, len);
1020         up_write(&mm->mmap_sem);
1021         return ret;
1022 }
1023
1024 /*
1025  *  this is really a simplified "do_mmap".  it only handles
1026  *  anonymous maps.  eventually we may be able to do some
1027  *  brk-specific accounting here.
1028  */
1029 unsigned long do_brk(unsigned long addr, unsigned long len)
1030 {
1031         struct mm_struct * mm = current->mm;
1032         struct vm_area_struct * vma, * prev;
1033         unsigned long flags;
1034         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1035
1036         len = PAGE_ALIGN(len);
1037         if (!len)
1038                 return addr;
1039
1040         /*
1041          * mlock MCL_FUTURE?
1042          */
1043         if (mm->def_flags & VM_LOCKED) {
1044                 unsigned long locked = mm->locked_vm << PAGE_SHIFT;
1045                 locked += len;
1046                 if (locked > current->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur)
1047                         return -EAGAIN;
1048         }
1049
1050         /*
1051          * Clear old maps.  this also does some error checking for us
1052          */
1053  munmap_back:
1054         vma = find_vma_prepare(mm, addr, &prev, &rb_link, &rb_parent);
1055         if (vma && vma->vm_start < addr + len) {
1056                 if (do_munmap(mm, addr, len))
1057                         return -ENOMEM;
1058                 goto munmap_back;
1059         }
1060
1061         /* Check against address space limits *after* clearing old maps... */
1062         if ((mm->total_vm << PAGE_SHIFT) + len
1063             > current->rlim[RLIMIT_AS].rlim_cur)
1064                 return -ENOMEM;
1065
1066         if (mm->map_count > max_map_count)
1067                 return -ENOMEM;
1068
1069         if (!vm_enough_memory(len >> PAGE_SHIFT))
1070                 return -ENOMEM;
1071
1072         flags = VM_DATA_DEFAULT_FLAGS | mm->def_flags;
1073
1074         /* Can we just expand an old anonymous mapping? */
1075         if (rb_parent && vma_merge(mm, prev, rb_parent, addr, addr + len, flags))
1076                 goto out;
1077
1078         /*
1079          * create a vma struct for an anonymous mapping
1080          */
1081         vma = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
1082         if (!vma)
1083                 return -ENOMEM;
1084
1085         vma->vm_mm = mm;
1086         vma->vm_start = addr;
1087         vma->vm_end = addr + len;
1088         vma->vm_flags = flags;
1089         vma->vm_page_prot = protection_map[flags & 0x0f];
1090         vma->vm_ops = NULL;
1091         vma->vm_pgoff = 0;
1092         vma->vm_file = NULL;
1093         vma->vm_private_data = NULL;
1094
1095         vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
1096
1097 out:
1098         mm->total_vm += len >> PAGE_SHIFT;
1099         if (flags & VM_LOCKED) {
1100                 mm->locked_vm += len >> PAGE_SHIFT;
1101                 make_pages_present(addr, addr + len);
1102         }
1103         return addr;
1104 }
1105
1106 /* Build the RB tree corresponding to the VMA list. */
1107 void build_mmap_rb(struct mm_struct * mm)
1108 {
1109         struct vm_area_struct * vma;
1110         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1111
1112         mm->mm_rb = RB_ROOT;
1113         rb_link = &mm->mm_rb.rb_node;
1114         rb_parent = NULL;
1115         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
1116                 __vma_link_rb(mm, vma, rb_link, rb_parent);
1117                 rb_parent = &vma->vm_rb;
1118                 rb_link = &rb_parent->rb_right;
1119         }
1120 }
1121
1122 /* Release all mmaps. */
1123 void exit_mmap(struct mm_struct * mm)
1124 {
1125         struct vm_area_struct * mpnt;
1126
1127         release_segments(mm);
1128         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1129         mpnt = mm->mmap;
1130         mm->mmap = mm->mmap_cache = NULL;
1131         mm->mm_rb = RB_ROOT;
1132         mm->rss = 0;
1133         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1134         mm->total_vm = 0;
1135         mm->locked_vm = 0;
1136
1137         flush_cache_mm(mm);
1138         while (mpnt) {
1139                 struct vm_area_struct * next = mpnt->vm_next;
1140                 unsigned long start = mpnt->vm_start;
1141                 unsigned long end = mpnt->vm_end;
1142                 unsigned long size = end - start;
1143
1144                 if (mpnt->vm_ops) {
1145                         if (mpnt->vm_ops->close)
1146                                 mpnt->vm_ops->close(mpnt);
1147                 }
1148                 mm->map_count--;
1149                 remove_shared_vm_struct(mpnt);
1150                 zap_page_range(mm, start, size);
1151                 if (mpnt->vm_file)
1152                         fput(mpnt->vm_file);
1153                 kmem_cache_free(vm_area_cachep, mpnt);
1154                 mpnt = next;
1155         }
1156
1157         /* This is just debugging */
1158         if (mm->map_count)
1159                 BUG();
1160
1161         clear_page_tables(mm, FIRST_USER_PGD_NR, USER_PTRS_PER_PGD);
1162
1163         flush_tlb_mm(mm);
1164 }
1165
1166 /* Insert vm structure into process list sorted by address
1167  * and into the inode's i_mmap ring.  If vm_file is non-NULL
1168  * then the i_shared_lock must be held here.
1169  */
1170 void __insert_vm_struct(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma)
1171 {
1172         struct vm_area_struct * __vma, * prev;
1173         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1174
1175         __vma = find_vma_prepare(mm, vma->vm_start, &prev, &rb_link, &rb_parent);
1176         if (__vma && __vma->vm_start < vma->vm_end)
1177                 BUG();
1178         __vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
1179         mm->map_count++;
1180         validate_mm(mm);
1181 }
1182
1183 void insert_vm_struct(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma)
1184 {
1185         struct vm_area_struct * __vma, * prev;
1186         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1187
1188         __vma = find_vma_prepare(mm, vma->vm_start, &prev, &rb_link, &rb_parent);
1189         if (__vma && __vma->vm_start < vma->vm_end)
1190                 BUG();
1191         vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
1192         validate_mm(mm);
1193 }