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 #include <linux/mount.h>
  18
  19 #include <asm/uaccess.h>
  20 #include <asm/pgalloc.h>
  21
  22 /*
  23  * WARNING: the debugging will use recursive algorithms so never enable this
  24  * unless you know what you are doing.
  25  */
  26 #undef DEBUG_MM_RB
  27
  28 /* description of effects of mapping type and prot in current implementation.
  29  * this is due to the limited x86 page protection hardware.  The expected
  30  * behavior is in parens:
  31  *
  32  * map_type     prot
  33  *              PROT_NONE       PROT_READ       PROT_WRITE      PROT_EXEC
  34  * MAP_SHARED   r: (no) no      r: (yes) yes    r: (no) yes     r: (no) yes
  35  *              w: (no) no      w: (no) no      w: (yes) yes    w: (no) no
  36  *              x: (no) no      x: (no) yes     x: (no) yes     x: (yes) yes
  37  *
  38  * MAP_PRIVATE  r: (no) no      r: (yes) yes    r: (no) yes     r: (no) yes
  39  *              w: (no) no      w: (no) no      w: (copy) copy  w: (no) no
  40  *              x: (no) no      x: (no) yes     x: (no) yes     x: (yes) yes
  41  *
  42  */
  43 pgprot_t protection_map[16] = {
  44         __P000, __P001, __P010, __P011, __P100, __P101, __P110, __P111,
  45         __S000, __S001, __S010, __S011, __S100, __S101, __S110, __S111
  46 };
  47
  48 int sysctl_overcommit_memory;
  49 int max_map_count = DEFAULT_MAX_MAP_COUNT;
  50
  51 /* Check that a process has enough memory to allocate a
  52  * new virtual mapping.
  53  */
  54 int vm_enough_memory(long pages)
  55 {
  56         /* Stupid algorithm to decide if we have enough memory: while
  57          * simple, it hopefully works in most obvious cases.. Easy to
  58          * fool it, but this should catch most mistakes.
  59          */
  60         /* 23/11/98 NJC: Somewhat less stupid version of algorithm,
  61          * which tries to do "TheRightThing".  Instead of using half of
  62          * (buffers+cache), use the minimum values.  Allow an extra 2%
  63          * of num_physpages for safety margin.
  64          */
  65
  66         unsigned long free;
  67
  68         /* Sometimes we want to use more memory than we have. */
  69         if (sysctl_overcommit_memory)
  70             return 1;
  71
  72         /* The page cache contains buffer pages these days.. */
  73         free = page_cache_size;
  74         free += nr_free_pages();
  75         free += nr_swap_pages;
  76
  77         /*
  78          * This double-counts: the nrpages are both in the page-cache
  79          * and in the swapper space. At the same time, this compensates
  80          * for the swap-space over-allocation (ie "nr_swap_pages" being
  81          * too small.
  82          */
  83         free += swapper_space.nrpages;
  84
  85         /*
  86          * The code below doesn't account for free space in the inode
  87          * and dentry slab cache, slab cache fragmentation, inodes and
  88          * dentries which will become freeable under VM load, etc.
  89          * Lets just hope all these (complex) factors balance out...
  90          */
  91         free += (dentry_stat.nr_unused * sizeof(struct dentry)) >> PAGE_SHIFT;
  92         free += (inodes_stat.nr_unused * sizeof(struct inode)) >> PAGE_SHIFT;
  93
  94         return free > pages;
  95 }
  96
  97 /* Remove one vm structure from the inode's i_mapping address space. */
  98 static inline void __remove_shared_vm_struct(struct vm_area_struct *vma)
  99 {
 100         struct file * file = vma->vm_file;
 101
 102         if (file) {
 103                 struct inode *inode = file->f_dentry->d_inode;
 104                 if (vma->vm_flags & VM_DENYWRITE)
 105                         atomic_inc(&inode->i_writecount);
 106                 if(vma->vm_next_share)
 107                         vma->vm_next_share->vm_pprev_share = vma->vm_pprev_share;
 108                 *vma->vm_pprev_share = vma->vm_next_share;
 109         }
 110 }
 111
 112 static inline void remove_shared_vm_struct(struct vm_area_struct *vma)
 113 {
 114         lock_vma_mappings(vma);
 115         __remove_shared_vm_struct(vma);
 116         unlock_vma_mappings(vma);
 117 }
 118
 119 void lock_vma_mappings(struct vm_area_struct *vma)
 120 {
 121         struct address_space *mapping;
 122
 123         mapping = NULL;
 124         if (vma->vm_file)
 125                 mapping = vma->vm_file->f_dentry->d_inode->i_mapping;
 126         if (mapping)
 127                 spin_lock(&mapping->i_shared_lock);
 128 }
 129
 130 void unlock_vma_mappings(struct vm_area_struct *vma)
 131 {
 132         struct address_space *mapping;
 133
 134         mapping = NULL;
 135         if (vma->vm_file)
 136                 mapping = vma->vm_file->f_dentry->d_inode->i_mapping;
 137         if (mapping)
 138                 spin_unlock(&mapping->i_shared_lock);
 139 }
 140
 141 /*
 142  *  sys_brk() for the most part doesn't need the global kernel
 143  *  lock, except when an application is doing something nasty
 144  *  like trying to un-brk an area that has already been mapped
 145  *  to a regular file.  in this case, the unmapping will need
 146  *  to invoke file system routines that need the global lock.
 147  */
 148 asmlinkage unsigned long sys_brk(unsigned long brk)
 149 {
 150         unsigned long rlim, retval;
 151         unsigned long newbrk, oldbrk;
 152         struct mm_struct *mm = current->mm;
 153
 154         down_write(&mm->mmap_sem);
 155
 156         if (brk < mm->end_code)
 157                 goto out;
 158         newbrk = PAGE_ALIGN(brk);
 159         oldbrk = PAGE_ALIGN(mm->brk);
 160         if (oldbrk == newbrk)
 161                 goto set_brk;
 162
 163         /* Always allow shrinking brk. */
 164         if (brk <= mm->brk) {
 165                 if (!do_munmap(mm, newbrk, oldbrk-newbrk))
 166                         goto set_brk;
 167                 goto out;
 168         }
 169
 170         /* Check against rlimit.. */
 171         rlim = current->rlim[RLIMIT_DATA].rlim_cur;
 172         if (rlim < RLIM_INFINITY && brk - mm->start_data > rlim)
 173                 goto out;
 174
 175         /* Check against existing mmap mappings. */
 176         if (find_vma_intersection(mm, oldbrk, newbrk+PAGE_SIZE))
 177                 goto out;
 178
 179         /* Check if we have enough memory.. */
 180         if (!vm_enough_memory((newbrk-oldbrk) >> PAGE_SHIFT))
 181                 goto out;
 182
 183         /* Ok, looks good - let it rip. */
 184         if (do_brk(oldbrk, newbrk-oldbrk) != oldbrk)
 185                 goto out;
 186 set_brk:
 187         mm->brk = brk;
 188 out:
 189         retval = mm->brk;
 190         up_write(&mm->mmap_sem);
 191         return retval;
 192 }
 193
 194 /* Combine the mmap "prot" and "flags" argument into one "vm_flags" used
 195  * internally. Essentially, translate the "PROT_xxx" and "MAP_xxx" bits
 196  * into "VM_xxx".
 197  */
 198 static inline unsigned long calc_vm_flags(unsigned long prot, unsigned long flags)
 199 {
 200 #define _trans(x,bit1,bit2) \
 201 ((bit1==bit2)?(x&bit1):(x&bit1)?bit2:0)
 202
 203         unsigned long prot_bits, flag_bits;
 204         prot_bits =
 205                 _trans(prot, PROT_READ, VM_READ) |
 206                 _trans(prot, PROT_WRITE, VM_WRITE) |
 207                 _trans(prot, PROT_EXEC, VM_EXEC);
 208         flag_bits =
 209                 _trans(flags, MAP_GROWSDOWN, VM_GROWSDOWN) |
 210                 _trans(flags, MAP_DENYWRITE, VM_DENYWRITE) |
 211                 _trans(flags, MAP_EXECUTABLE, VM_EXECUTABLE);
 212         return prot_bits | flag_bits;
 213 #undef _trans
 214 }
 215
 216 #ifdef DEBUG_MM_RB
 217 static int browse_rb(rb_node_t * rb_node) {
 218         int i = 0;
 219         if (rb_node) {
 220                 i++;
 221                 i += browse_rb(rb_node->rb_left);
 222                 i += browse_rb(rb_node->rb_right);
 223         }
 224         return i;
 225 }
 226
 227 static void validate_mm(struct mm_struct * mm) {
 228         int bug = 0;
 229         int i = 0;
 230         struct vm_area_struct * tmp = mm->mmap;
 231         while (tmp) {
 232                 tmp = tmp->vm_next;
 233                 i++;
 234         }
 235         if (i != mm->map_count)
 236                 printk("map_count %d vm_next %d\n", mm->map_count, i), bug = 1;
 237         i = browse_rb(mm->mm_rb.rb_node);
 238         if (i != mm->map_count)
 239                 printk("map_count %d rb %d\n", mm->map_count, i), bug = 1;
 240         if (bug)
 241                 BUG();
 242 }
 243 #else
 244 #define validate_mm(mm) do { } while (0)
 245 #endif
 246
 247 static struct vm_area_struct * find_vma_prepare(struct mm_struct * mm, unsigned long addr,
 248                                                 struct vm_area_struct ** pprev,
 249                                                 rb_node_t *** rb_link, rb_node_t ** rb_parent)
 250 {
 251         struct vm_area_struct * vma;
 252         rb_node_t ** __rb_link, * __rb_parent, * rb_prev;
 253
 254         __rb_link = &mm->mm_rb.rb_node;
 255         rb_prev = __rb_parent = NULL;
 256         vma = NULL;
 257
 258         while (*__rb_link) {
 259                 struct vm_area_struct *vma_tmp;
 260
 261                 __rb_parent = *__rb_link;
 262                 vma_tmp = rb_entry(__rb_parent, struct vm_area_struct, vm_rb);
 263
 264                 if (vma_tmp->vm_end > addr) {
 265                         vma = vma_tmp;
 266                         if (vma_tmp->vm_start <= addr)
 267                                 return vma;
 268                         __rb_link = &__rb_parent->rb_left;
 269                 } else {
 270                         rb_prev = __rb_parent;
 271                         __rb_link = &__rb_parent->rb_right;
 272                 }
 273         }
 274
 275         *pprev = NULL;
 276         if (rb_prev)
 277                 *pprev = rb_entry(rb_prev, struct vm_area_struct, vm_rb);
 278         *rb_link = __rb_link;
 279         *rb_parent = __rb_parent;
 280         return vma;
 281 }
 282
 283 static inline void __vma_link_list(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma, struct vm_area_struct * prev,
 284                                    rb_node_t * rb_parent)
 285 {
 286         if (prev) {
 287                 vma->vm_next = prev->vm_next;
 288                 prev->vm_next = vma;
 289         } else {
 290                 mm->mmap = vma;
 291                 if (rb_parent)
 292                         vma->vm_next = rb_entry(rb_parent, struct vm_area_struct, vm_rb);
 293                 else
 294                         vma->vm_next = NULL;
 295         }
 296 }
 297
 298 static inline void __vma_link_rb(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma,
 299                                  rb_node_t ** rb_link, rb_node_t * rb_parent)
 300 {
 301         rb_link_node(&vma->vm_rb, rb_parent, rb_link);
 302         rb_insert_color(&vma->vm_rb, &mm->mm_rb);
 303 }
 304
 305 static inline void __vma_link_file(struct vm_area_struct * vma)
 306 {
 307         struct file * file;
 308
 309         file = vma->vm_file;
 310         if (file) {
 311                 struct inode * inode = file->f_dentry->d_inode;
 312                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
 313                 struct vm_area_struct **head;
 314
 315                 if (vma->vm_flags & VM_DENYWRITE)
 316                         atomic_dec(&inode->i_writecount);
 317
 318                 head = &mapping->i_mmap;
 319                 if (vma->vm_flags & VM_SHARED)
 320                         head = &mapping->i_mmap_shared;
 321
 322                 /* insert vma into inode's share list */
 323                 if((vma->vm_next_share = *head) != NULL)
 324                         (*head)->vm_pprev_share = &vma->vm_next_share;
 325                 *head = vma;
 326                 vma->vm_pprev_share = head;
 327         }
 328 }
 329
 330 static void __vma_link(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma,  struct vm_area_struct * prev,
 331                        rb_node_t ** rb_link, rb_node_t * rb_parent)
 332 {
 333         __vma_link_list(mm, vma, prev, rb_parent);
 334         __vma_link_rb(mm, vma, rb_link, rb_parent);
 335         __vma_link_file(vma);
 336 }
 337
 338 static inline void vma_link(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma, struct vm_area_struct * prev,
 339                             rb_node_t ** rb_link, rb_node_t * rb_parent)
 340 {
 341         lock_vma_mappings(vma);
 342         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 343         __vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
 344         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 345         unlock_vma_mappings(vma);
 346
 347         mm->map_count++;
 348         validate_mm(mm);
 349 }
 350
 351 static int vma_merge(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * prev,
 352                      rb_node_t * rb_parent, unsigned long addr, unsigned long end, unsigned long vm_flags)
 353 {
 354         spinlock_t * lock = &mm->page_table_lock;
 355         if (!prev) {
 356                 prev = rb_entry(rb_parent, struct vm_area_struct, vm_rb);
 357                 goto merge_next;
 358         }
 359         if (prev->vm_end == addr && can_vma_merge(prev, vm_flags)) {
 360                 struct vm_area_struct * next;
 361
 362                 spin_lock(lock);
 363                 prev->vm_end = end;
 364                 next = prev->vm_next;
 365                 if (next && prev->vm_end == next->vm_start && can_vma_merge(next, vm_flags)) {
 366                         prev->vm_end = next->vm_end;
 367                         __vma_unlink(mm, next, prev);
 368                         spin_unlock(lock);
 369
 370                         mm->map_count--;
 371                         kmem_cache_free(vm_area_cachep, next);
 372                         return 1;
 373                 }
 374                 spin_unlock(lock);
 375                 return 1;
 376         }
 377
 378         prev = prev->vm_next;
 379         if (prev) {
 380  merge_next:
 381                 if (!can_vma_merge(prev, vm_flags))
 382                         return 0;
 383                 if (end == prev->vm_start) {
 384                         spin_lock(lock);
 385                         prev->vm_start = addr;
 386                         spin_unlock(lock);
 387                         return 1;
 388                 }
 389         }
 390
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 unsigned long do_mmap_pgoff(struct file * file, unsigned long addr, unsigned long len,
 395         unsigned long prot, unsigned long flags, unsigned long pgoff)
 396 {
 397         struct mm_struct * mm = current->mm;
 398         struct vm_area_struct * vma, * prev;
 399         unsigned int vm_flags;
 400         int correct_wcount = 0;
 401         int error;
 402         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
 403
 404         if (file) {
 405                 if (!file->f_op || !file->f_op->mmap)
 406                         return -ENODEV;
 407
 408                 if ((prot & PROT_EXEC) && (file->f_vfsmnt->mnt_flags & MNT_NOEXEC))
 409                         return -EPERM;
 410         }
 411
 412         if (!len)
 413                 return addr;
 414
 415         len = PAGE_ALIGN(len);
 416
 417         if (len > TASK_SIZE || len == 0)
 418                 return -EINVAL;
 419
 420         /* offset overflow? */
 421         if ((pgoff + (len >> PAGE_SHIFT)) < pgoff)
 422                 return -EINVAL;
 423
 424         /* Too many mappings? */
 425         if (mm->map_count > max_map_count)
 426                 return -ENOMEM;
 427
 428         /* Obtain the address to map to. we verify (or select) it and ensure
 429          * that it represents a valid section of the address space.
 430          */
 431         addr = get_unmapped_area(file, addr, len, pgoff, flags);
 432         if (addr & ~PAGE_MASK)
 433                 return addr;
 434
 435         /* Do simple checking here so the lower-level routines won't have
 436          * to. we assume access permissions have been handled by the open
 437          * of the memory object, so we don't do any here.
 438          */
 439         vm_flags = calc_vm_flags(prot,flags) | mm->def_flags | VM_MAYREAD | VM_MAYWRITE | VM_MAYEXEC;
 440
 441         /* mlock MCL_FUTURE? */
 442         if (vm_flags & VM_LOCKED) {
 443                 unsigned long locked = mm->locked_vm << PAGE_SHIFT;
 444                 locked += len;
 445                 if (locked > current->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur)
 446                         return -EAGAIN;
 447         }
 448
 449         if (file) {
 450                 switch (flags & MAP_TYPE) {
 451                 case MAP_SHARED:
 452                         if ((prot & PROT_WRITE) && !(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 453                                 return -EACCES;
 454
 455                         /* Make sure we don't allow writing to an append-only file.. */
 456                         if (IS_APPEND(file->f_dentry->d_inode) && (file->f_mode & FMODE_WRITE))
 457                                 return -EACCES;
 458
 459                         /* make sure there are no mandatory locks on the file. */
 460                         if (locks_verify_locked(file->f_dentry->d_inode))
 461                                 return -EAGAIN;
 462
 463                         vm_flags |= VM_SHARED | VM_MAYSHARE;
 464                         if (!(file->f_mode & FMODE_WRITE))
 465                                 vm_flags &= ~(VM_MAYWRITE | VM_SHARED);
 466
 467                         /* fall through */
 468                 case MAP_PRIVATE:
 469                         if (!(file->f_mode & FMODE_READ))
 470                                 return -EACCES;
 471                         break;
 472
 473                 default:
 474                         return -EINVAL;
 475                 }
 476         } else {
 477                 vm_flags |= VM_SHARED | VM_MAYSHARE;
 478                 switch (flags & MAP_TYPE) {
 479                 default:
 480                         return -EINVAL;
 481                 case MAP_PRIVATE:
 482                         vm_flags &= ~(VM_SHARED | VM_MAYSHARE);
 483                         /* fall through */
 484                 case MAP_SHARED:
 485                         break;
 486                 }
 487         }
 488
 489         /* Clear old maps */
 490 munmap_back:
 491         vma = find_vma_prepare(mm, addr, &prev, &rb_link, &rb_parent);
 492         if (vma && vma->vm_start < addr + len) {
 493                 if (do_munmap(mm, addr, len))
 494                         return -ENOMEM;
 495                 goto munmap_back;
 496         }
 497
 498         /* Check against address space limit. */
 499         if ((mm->total_vm << PAGE_SHIFT) + len
 500             > current->rlim[RLIMIT_AS].rlim_cur)
 501                 return -ENOMEM;
 502
 503         /* Private writable mapping? Check memory availability.. */
 504         if ((vm_flags & (VM_SHARED | VM_WRITE)) == VM_WRITE &&
 505             !(flags & MAP_NORESERVE)                             &&
 506             !vm_enough_memory(len >> PAGE_SHIFT))
 507                 return -ENOMEM;
 508
 509         /* Can we just expand an old anonymous mapping? */
 510         if (!file && !(vm_flags & VM_SHARED) && rb_parent)
 511                 if (vma_merge(mm, prev, rb_parent, addr, addr + len, vm_flags))
 512                         goto out;
 513
 514         /* Determine the object being mapped and call the appropriate
 515          * specific mapper. the address has already been validated, but
 516          * not unmapped, but the maps are removed from the list.
 517          */
 518         vma = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
 519         if (!vma)
 520                 return -ENOMEM;
 521
 522         vma->vm_mm = mm;
 523         vma->vm_start = addr;
 524         vma->vm_end = addr + len;
 525         vma->vm_flags = vm_flags;
 526         vma->vm_page_prot = protection_map[vm_flags & 0x0f];
 527         vma->vm_ops = NULL;
 528         vma->vm_pgoff = pgoff;
 529         vma->vm_file = NULL;
 530         vma->vm_private_data = NULL;
 531         vma->vm_raend = 0;
 532
 533         if (file) {
 534                 error = -EINVAL;
 535                 if (vm_flags & (VM_GROWSDOWN|VM_GROWSUP))
 536                         goto free_vma;
 537                 if (vm_flags & VM_DENYWRITE) {
 538                         error = deny_write_access(file);
 539                         if (error)
 540                                 goto free_vma;
 541                         correct_wcount = 1;
 542                 }
 543                 vma->vm_file = file;
 544                 get_file(file);
 545                 error = file->f_op->mmap(file, vma);
 546                 if (error)
 547                         goto unmap_and_free_vma;
 548         } else if (flags & MAP_SHARED) {
 549                 error = shmem_zero_setup(vma);
 550                 if (error)
 551                         goto free_vma;
 552         }
 553
 554         /* Can addr have changed??
 555          *
 556          * Answer: Yes, several device drivers can do it in their
 557          *         f_op->mmap method. -DaveM
 558          */
 559         if (addr != vma->vm_start) {
 560                 /*
 561                  * It is a bit too late to pretend changing the virtual
 562                  * area of the mapping, we just corrupted userspace
 563                  * in the do_munmap, so FIXME (not in 2.4 to avoid breaking
 564                  * the driver API).
 565                  */
 566                 struct vm_area_struct * stale_vma;
 567                 /* Since addr changed, we rely on the mmap op to prevent
 568                  * collisions with existing vmas and just use find_vma_prepare
 569                  * to update the tree pointers.
 570                  */
 571                 addr = vma->vm_start;
 572                 stale_vma = find_vma_prepare(mm, addr, &prev,
 573                                                 &rb_link, &rb_parent);
 574                 /*
 575                  * Make sure the lowlevel driver did its job right.
 576                  */
 577                 if (unlikely(stale_vma && stale_vma->vm_start < vma->vm_end)) {
 578                         printk(KERN_ERR "buggy mmap operation: [<%p>]\n",
 579                                 file ? file->f_op->mmap : NULL);
 580                         BUG();
 581                 }
 582         }
 583
 584         vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
 585         if (correct_wcount)
 586                 atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
 587
 588 out:
 589         mm->total_vm += len >> PAGE_SHIFT;
 590         if (vm_flags & VM_LOCKED) {
 591                 mm->locked_vm += len >> PAGE_SHIFT;
 592                 make_pages_present(addr, addr + len);
 593         }
 594         return addr;
 595
 596 unmap_and_free_vma:
 597         if (correct_wcount)
 598                 atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
 599         vma->vm_file = NULL;
 600         fput(file);
 601
 602         /* Undo any partial mapping done by a device driver. */
 603         zap_page_range(mm, vma->vm_start, vma->vm_end - vma->vm_start);
 604 free_vma:
 605         kmem_cache_free(vm_area_cachep, vma);
 606         return error;
 607 }
 608
 609 /* Get an address range which is currently unmapped.
 610  * For shmat() with addr=0.
 611  *
 612  * Ugly calling convention alert:
 613  * Return value with the low bits set means error value,
 614  * ie
 615  *      if (ret & ~PAGE_MASK)
 616  *              error = ret;
 617  *
 618  * This function "knows" that -ENOMEM has the bits set.
 619  */
 620 #ifndef HAVE_ARCH_UNMAPPED_AREA
 621 static inline unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr, unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags)
 622 {
 623         struct vm_area_struct *vma;
 624
 625         if (len > TASK_SIZE)
 626                 return -ENOMEM;
 627
 628         if (addr) {
 629                 addr = PAGE_ALIGN(addr);
 630                 vma = find_vma(current->mm, addr);
 631                 if (TASK_SIZE - len >= addr &&
 632                     (!vma || addr + len <= vma->vm_start))
 633                         return addr;
 634         }
 635         addr = PAGE_ALIGN(TASK_UNMAPPED_BASE);
 636
 637         for (vma = find_vma(current->mm, addr); ; vma = vma->vm_next) {
 638                 /* At this point:  (!vma || addr < vma->vm_end). */
 639                 if (TASK_SIZE - len < addr)
 640                         return -ENOMEM;
 641                 if (!vma || addr + len <= vma->vm_start)
 642                         return addr;
 643                 addr = vma->vm_end;
 644         }
 645 }
 646 #else
 647 extern unsigned long arch_get_unmapped_area(struct file *, unsigned long, unsigned long, unsigned long, unsigned long);
 648 #endif
 649
 650 unsigned long get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr, unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags)
 651 {
 652         if (flags & MAP_FIXED) {
 653                 if (addr > TASK_SIZE - len || addr >= TASK_SIZE)
 654                         return -ENOMEM;
 655                 if (addr & ~PAGE_MASK)
 656                         return -EINVAL;
 657                 return addr;
 658         }
 659
 660         if (file && file->f_op && file->f_op->get_unmapped_area)
 661                 return file->f_op->get_unmapped_area(file, addr, len, pgoff, flags);
 662
 663         return arch_get_unmapped_area(file, addr, len, pgoff, flags);
 664 }
 665
 666 /* Look up the first VMA which satisfies  addr < vm_end,  NULL if none. */
 667 struct vm_area_struct * find_vma(struct mm_struct * mm, unsigned long addr)
 668 {
 669         struct vm_area_struct *vma = NULL;
 670
 671         if (mm) {
 672                 /* Check the cache first. */
 673                 /* (Cache hit rate is typically around 35%.) */
 674                 vma = mm->mmap_cache;
 675                 if (!(vma && vma->vm_end > addr && vma->vm_start <= addr)) {
 676                         rb_node_t * rb_node;
 677
 678                         rb_node = mm->mm_rb.rb_node;
 679                         vma = NULL;
 680
 681                         while (rb_node) {
 682                                 struct vm_area_struct * vma_tmp;
 683
 684                                 vma_tmp = rb_entry(rb_node, struct vm_area_struct, vm_rb);
 685
 686                                 if (vma_tmp->vm_end > addr) {
 687                                         vma = vma_tmp;
 688                                         if (vma_tmp->vm_start <= addr)
 689                                                 break;
 690                                         rb_node = rb_node->rb_left;
 691                                 } else
 692                                         rb_node = rb_node->rb_right;
 693                         }
 694                         if (vma)
 695                                 mm->mmap_cache = vma;
 696                 }
 697         }
 698         return vma;
 699 }
 700
 701 /* Same as find_vma, but also return a pointer to the previous VMA in *pprev. */
 702 struct vm_area_struct * find_vma_prev(struct mm_struct * mm, unsigned long addr,
 703                                       struct vm_area_struct **pprev)
 704 {
 705         if (mm) {
 706                 /* Go through the RB tree quickly. */
 707                 struct vm_area_struct * vma;
 708                 rb_node_t * rb_node, * rb_last_right, * rb_prev;
 709
 710                 rb_node = mm->mm_rb.rb_node;
 711                 rb_last_right = rb_prev = NULL;
 712                 vma = NULL;
 713
 714                 while (rb_node) {
 715                         struct vm_area_struct * vma_tmp;
 716
 717                         vma_tmp = rb_entry(rb_node, struct vm_area_struct, vm_rb);
 718
 719                         if (vma_tmp->vm_end > addr) {
 720                                 vma = vma_tmp;
 721                                 rb_prev = rb_last_right;
 722                                 if (vma_tmp->vm_start <= addr)
 723                                         break;
 724                                 rb_node = rb_node->rb_left;
 725                         } else {
 726                                 rb_last_right = rb_node;
 727                                 rb_node = rb_node->rb_right;
 728                         }
 729                 }
 730                 if (vma) {
 731                         if (vma->vm_rb.rb_left) {
 732                                 rb_prev = vma->vm_rb.rb_left;
 733                                 while (rb_prev->rb_right)
 734                                         rb_prev = rb_prev->rb_right;
 735                         }
 736                         *pprev = NULL;
 737                         if (rb_prev)
 738                                 *pprev = rb_entry(rb_prev, struct vm_area_struct, vm_rb);
 739                         if ((rb_prev ? (*pprev)->vm_next : mm->mmap) != vma)
 740                                 BUG();
 741                         return vma;
 742                 }
 743         }
 744         *pprev = NULL;
 745         return NULL;
 746 }
 747
 748 struct vm_area_struct * find_extend_vma(struct mm_struct * mm, unsigned long addr)
 749 {
 750         struct vm_area_struct * vma;
 751         unsigned long start;
 752
 753         addr &= PAGE_MASK;
 754         vma = find_vma(mm,addr);
 755         if (!vma)
 756                 return NULL;
 757         if (vma->vm_start <= addr)
 758                 return vma;
 759         if (!(vma->vm_flags & VM_GROWSDOWN))
 760                 return NULL;
 761         start = vma->vm_start;
 762         if (expand_stack(vma, addr))
 763                 return NULL;
 764         if (vma->vm_flags & VM_LOCKED) {
 765                 make_pages_present(addr, start);
 766         }
 767         return vma;
 768 }
 769
 770 /* Normal function to fix up a mapping
 771  * This function is the default for when an area has no specific
 772  * function.  This may be used as part of a more specific routine.
 773  * This function works out what part of an area is affected and
 774  * adjusts the mapping information.  Since the actual page
 775  * manipulation is done in do_mmap(), none need be done here,
 776  * though it would probably be more appropriate.
 777  *
 778  * By the time this function is called, the area struct has been
 779  * removed from the process mapping list, so it needs to be
 780  * reinserted if necessary.
 781  *
 782  * The 4 main cases are:
 783  *    Unmapping the whole area
 784  *    Unmapping from the start of the segment to a point in it
 785  *    Unmapping from an intermediate point to the end
 786  *    Unmapping between to intermediate points, making a hole.
 787  *
 788  * Case 4 involves the creation of 2 new areas, for each side of
 789  * the hole.  If possible, we reuse the existing area rather than
 790  * allocate a new one, and the return indicates whether the old
 791  * area was reused.
 792  */
 793 static struct vm_area_struct * unmap_fixup(struct mm_struct *mm,
 794         struct vm_area_struct *area, unsigned long addr, size_t len,
 795         struct vm_area_struct *extra)
 796 {
 797         struct vm_area_struct *mpnt;
 798         unsigned long end = addr + len;
 799
 800         area->vm_mm->total_vm -= len >> PAGE_SHIFT;
 801         if (area->vm_flags & VM_LOCKED)
 802                 area->vm_mm->locked_vm -= len >> PAGE_SHIFT;
 803
 804         /* Unmapping the whole area. */
 805         if (addr == area->vm_start && end == area->vm_end) {
 806                 if (area->vm_ops && area->vm_ops->close)
 807                         area->vm_ops->close(area);
 808                 if (area->vm_file)
 809                         fput(area->vm_file);
 810                 kmem_cache_free(vm_area_cachep, area);
 811                 return extra;
 812         }
 813
 814         /* Work out to one of the ends. */
 815         if (end == area->vm_end) {
 816                 /*
 817                  * here area isn't visible to the semaphore-less readers
 818                  * so we don't need to update it under the spinlock.
 819                  */
 820                 area->vm_end = addr;
 821                 lock_vma_mappings(area);
 822                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 823         } else if (addr == area->vm_start) {
 824                 area->vm_pgoff += (end - area->vm_start) >> PAGE_SHIFT;
 825                 /* same locking considerations of the above case */
 826                 area->vm_start = end;
 827                 lock_vma_mappings(area);
 828                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 829         } else {
 830         /* Unmapping a hole: area->vm_start < addr <= end < area->vm_end */
 831                 /* Add end mapping -- leave beginning for below */
 832                 mpnt = extra;
 833                 extra = NULL;
 834
 835                 mpnt->vm_mm = area->vm_mm;
 836                 mpnt->vm_start = end;
 837                 mpnt->vm_end = area->vm_end;
 838                 mpnt->vm_page_prot = area->vm_page_prot;
 839                 mpnt->vm_flags = area->vm_flags;
 840                 mpnt->vm_raend = 0;
 841                 mpnt->vm_ops = area->vm_ops;
 842                 mpnt->vm_pgoff = area->vm_pgoff + ((end - area->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 843                 mpnt->vm_file = area->vm_file;
 844                 mpnt->vm_private_data = area->vm_private_data;
 845                 if (mpnt->vm_file)
 846                         get_file(mpnt->vm_file);
 847                 if (mpnt->vm_ops && mpnt->vm_ops->open)
 848                         mpnt->vm_ops->open(mpnt);
 849                 area->vm_end = addr;    /* Truncate area */
 850
 851                 /* Because mpnt->vm_file == area->vm_file this locks
 852                  * things correctly.
 853                  */
 854                 lock_vma_mappings(area);
 855                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
 856                 __insert_vm_struct(mm, mpnt);
 857         }
 858
 859         __insert_vm_struct(mm, area);
 860         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 861         unlock_vma_mappings(area);
 862         return extra;
 863 }
 864
 865 /*
 866  * Try to free as many page directory entries as we can,
 867  * without having to work very hard at actually scanning
 868  * the page tables themselves.
 869  *
 870  * Right now we try to free page tables if we have a nice
 871  * PGDIR-aligned area that got free'd up. We could be more
 872  * granular if we want to, but this is fast and simple,
 873  * and covers the bad cases.
 874  *
 875  * "prev", if it exists, points to a vma before the one
 876  * we just free'd - but there's no telling how much before.
 877  */
 878 static void free_pgtables(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct *prev,
 879         unsigned long start, unsigned long end)
 880 {
 881         unsigned long first = start & PGDIR_MASK;
 882         unsigned long last = end + PGDIR_SIZE - 1;
 883         unsigned long start_index, end_index;
 884
 885         if (!prev) {
 886                 prev = mm->mmap;
 887                 if (!prev)
 888                         goto no_mmaps;
 889                 if (prev->vm_end > start) {
 890                         if (last > prev->vm_start)
 891                                 last = prev->vm_start;
 892                         goto no_mmaps;
 893                 }
 894         }
 895         for (;;) {
 896                 struct vm_area_struct *next = prev->vm_next;
 897
 898                 if (next) {
 899                         if (next->vm_start < start) {
 900                                 prev = next;
 901                                 continue;
 902                         }
 903                         if (last > next->vm_start)
 904                                 last = next->vm_start;
 905                 }
 906                 if (prev->vm_end > first)
 907                         first = prev->vm_end + PGDIR_SIZE - 1;
 908                 break;
 909         }
 910 no_mmaps:
 911         if (last < first)
 912                 return;
 913         /*
 914          * If the PGD bits are not consecutive in the virtual address, the
 915          * old method of shifting the VA >> by PGDIR_SHIFT doesn't work.
 916          */
 917         start_index = pgd_index(first);
 918         end_index = pgd_index(last);
 919         if (end_index > start_index) {
 920                 clear_page_tables(mm, start_index, end_index - start_index);
 921                 flush_tlb_pgtables(mm, first & PGDIR_MASK, last & PGDIR_MASK);
 922         }
 923 }
 924
 925 /* Munmap is split into 2 main parts -- this part which finds
 926  * what needs doing, and the areas themselves, which do the
 927  * work.  This now handles partial unmappings.
 928  * Jeremy Fitzhardine <jeremy@sw.oz.au>
 929  */
 930 int do_munmap(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, size_t len)
 931 {
 932         struct vm_area_struct *mpnt, *prev, **npp, *free, *extra;
 933
 934         if ((addr & ~PAGE_MASK) || addr >= TASK_SIZE || len > TASK_SIZE-addr)
 935                 return -EINVAL;
 936
 937         if ((len = PAGE_ALIGN(len)) == 0)
 938                 return -EINVAL;
 939
 940         /* Check if this memory area is ok - put it on the temporary
 941          * list if so..  The checks here are pretty simple --
 942          * every area affected in some way (by any overlap) is put
 943          * on the list.  If nothing is put on, nothing is affected.
 944          */
 945         mpnt = find_vma_prev(mm, addr, &prev);
 946         if (!mpnt)
 947                 return 0;
 948         /* we have  addr < mpnt->vm_end  */
 949
 950         if (mpnt->vm_start >= addr+len)
 951                 return 0;
 952
 953         /* If we'll make "hole", check the vm areas limit */
 954         if ((mpnt->vm_start < addr && mpnt->vm_end > addr+len)
 955             && mm->map_count >= max_map_count)
 956                 return -ENOMEM;
 957
 958         /*
 959          * We may need one additional vma to fix up the mappings ...
 960          * and this is the last chance for an easy error exit.
 961          */
 962         extra = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
 963         if (!extra)
 964                 return -ENOMEM;
 965
 966         npp = (prev ? &prev->vm_next : &mm->mmap);
 967         free = NULL;
 968         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 969         for ( ; mpnt && mpnt->vm_start < addr+len; mpnt = *npp) {
 970                 *npp = mpnt->vm_next;
 971                 mpnt->vm_next = free;
 972                 free = mpnt;
 973                 rb_erase(&mpnt->vm_rb, &mm->mm_rb);
 974         }
 975         mm->mmap_cache = NULL;  /* Kill the cache. */
 976         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 977
 978         /* Ok - we have the memory areas we should free on the 'free' list,
 979          * so release them, and unmap the page range..
 980          * If the one of the segments is only being partially unmapped,
 981          * it will put new vm_area_struct(s) into the address space.
 982          * In that case we have to be careful with VM_DENYWRITE.
 983          */
 984         while ((mpnt = free) != NULL) {
 985                 unsigned long st, end, size;
 986                 struct file *file = NULL;
 987
 988                 free = free->vm_next;
 989
 990                 st = addr < mpnt->vm_start ? mpnt->vm_start : addr;
 991                 end = addr+len;
 992                 end = end > mpnt->vm_end ? mpnt->vm_end : end;
 993                 size = end - st;
 994
 995                 if (mpnt->vm_flags & VM_DENYWRITE &&
 996                     (st != mpnt->vm_start || end != mpnt->vm_end) &&
 997                     (file = mpnt->vm_file) != NULL) {
 998                         atomic_dec(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
 999                 }
1000                 remove_shared_vm_struct(mpnt);
1001                 mm->map_count--;
1002
1003                 zap_page_range(mm, st, size);
1004
1005                 /*
1006                  * Fix the mapping, and free the old area if it wasn't reused.
1007                  */
1008                 extra = unmap_fixup(mm, mpnt, st, size, extra);
1009                 if (file)
1010                         atomic_inc(&file->f_dentry->d_inode->i_writecount);
1011         }
1012         validate_mm(mm);
1013
1014         /* Release the extra vma struct if it wasn't used */
1015         if (extra)
1016                 kmem_cache_free(vm_area_cachep, extra);
1017
1018         free_pgtables(mm, prev, addr, addr+len);
1019
1020         return 0;
1021 }
1022
1023 asmlinkage long sys_munmap(unsigned long addr, size_t len)
1024 {
1025         int ret;
1026         struct mm_struct *mm = current->mm;
1027
1028         down_write(&mm->mmap_sem);
1029         ret = do_munmap(mm, addr, len);
1030         up_write(&mm->mmap_sem);
1031         return ret;
1032 }
1033
1034
1035 static inline void verify_mmap_write_lock_held(struct mm_struct *mm)
1036 {
1037         if (down_read_trylock(&mm->mmap_sem)) {
1038                 WARN_ON(1);
1039                 up_read(&mm->mmap_sem);
1040         }
1041 }
1042
1043 /*
1044  *  this is really a simplified "do_mmap".  it only handles
1045  *  anonymous maps.  eventually we may be able to do some
1046  *  brk-specific accounting here.
1047  */
1048 unsigned long do_brk(unsigned long addr, unsigned long len)
1049 {
1050         struct mm_struct * mm = current->mm;
1051         struct vm_area_struct * vma, * prev;
1052         unsigned long flags;
1053         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1054
1055         len = PAGE_ALIGN(len);
1056         if (!len)
1057                 return addr;
1058
1059         if ((addr + len) > TASK_SIZE || (addr + len) < addr)
1060                 return -EINVAL;
1061
1062         /*
1063          * mlock MCL_FUTURE?
1064          */
1065         if (mm->def_flags & VM_LOCKED) {
1066                 unsigned long locked = mm->locked_vm << PAGE_SHIFT;
1067                 locked += len;
1068                 if (locked > current->rlim[RLIMIT_MEMLOCK].rlim_cur)
1069                         return -EAGAIN;
1070         }
1071
1072         /*
1073          * mm->mmap_sem is required to protect against another thread
1074          * changing the mappings while we sleep (on kmalloc for one).
1075          */
1076         verify_mmap_write_lock_held(mm);
1077
1078         /*
1079          * Clear old maps.  this also does some error checking for us
1080          */
1081  munmap_back:
1082         vma = find_vma_prepare(mm, addr, &prev, &rb_link, &rb_parent);
1083         if (vma && vma->vm_start < addr + len) {
1084                 if (do_munmap(mm, addr, len))
1085                         return -ENOMEM;
1086                 goto munmap_back;
1087         }
1088
1089         /* Check against address space limits *after* clearing old maps... */
1090         if ((mm->total_vm << PAGE_SHIFT) + len
1091             > current->rlim[RLIMIT_AS].rlim_cur)
1092                 return -ENOMEM;
1093
1094         if (mm->map_count > max_map_count)
1095                 return -ENOMEM;
1096
1097         if (!vm_enough_memory(len >> PAGE_SHIFT))
1098                 return -ENOMEM;
1099
1100         flags = VM_DATA_DEFAULT_FLAGS | mm->def_flags;
1101
1102         /* Can we just expand an old anonymous mapping? */
1103         if (rb_parent && vma_merge(mm, prev, rb_parent, addr, addr + len, flags))
1104                 goto out;
1105
1106         /*
1107          * create a vma struct for an anonymous mapping
1108          */
1109         vma = kmem_cache_alloc(vm_area_cachep, SLAB_KERNEL);
1110         if (!vma)
1111                 return -ENOMEM;
1112
1113         vma->vm_mm = mm;
1114         vma->vm_start = addr;
1115         vma->vm_end = addr + len;
1116         vma->vm_flags = flags;
1117         vma->vm_page_prot = protection_map[flags & 0x0f];
1118         vma->vm_ops = NULL;
1119         vma->vm_pgoff = 0;
1120         vma->vm_file = NULL;
1121         vma->vm_private_data = NULL;
1122
1123         vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
1124
1125 out:
1126         mm->total_vm += len >> PAGE_SHIFT;
1127         if (flags & VM_LOCKED) {
1128                 mm->locked_vm += len >> PAGE_SHIFT;
1129                 make_pages_present(addr, addr + len);
1130         }
1131         return addr;
1132 }
1133
1134 /* Build the RB tree corresponding to the VMA list. */
1135 void build_mmap_rb(struct mm_struct * mm)
1136 {
1137         struct vm_area_struct * vma;
1138         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1139
1140         mm->mm_rb = RB_ROOT;
1141         rb_link = &mm->mm_rb.rb_node;
1142         rb_parent = NULL;
1143         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
1144                 __vma_link_rb(mm, vma, rb_link, rb_parent);
1145                 rb_parent = &vma->vm_rb;
1146                 rb_link = &rb_parent->rb_right;
1147         }
1148 }
1149
1150 /* Release all mmaps. */
1151 void exit_mmap(struct mm_struct * mm)
1152 {
1153         struct vm_area_struct * mpnt;
1154
1155         release_segments(mm);
1156         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1157         mpnt = mm->mmap;
1158         mm->mmap = mm->mmap_cache = NULL;
1159         mm->mm_rb = RB_ROOT;
1160         mm->rss = 0;
1161         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1162         mm->total_vm = 0;
1163         mm->locked_vm = 0;
1164
1165         flush_cache_mm(mm);
1166         while (mpnt) {
1167                 struct vm_area_struct * next = mpnt->vm_next;
1168                 unsigned long start = mpnt->vm_start;
1169                 unsigned long end = mpnt->vm_end;
1170                 unsigned long size = end - start;
1171
1172                 if (mpnt->vm_ops) {
1173                         if (mpnt->vm_ops->close)
1174                                 mpnt->vm_ops->close(mpnt);
1175                 }
1176                 mm->map_count--;
1177                 remove_shared_vm_struct(mpnt);
1178                 zap_page_range(mm, start, size);
1179                 if (mpnt->vm_file)
1180                         fput(mpnt->vm_file);
1181                 kmem_cache_free(vm_area_cachep, mpnt);
1182                 mpnt = next;
1183         }
1184
1185         /* This is just debugging */
1186         if (mm->map_count)
1187                 BUG();
1188
1189         clear_page_tables(mm, FIRST_USER_PGD_NR, USER_PTRS_PER_PGD);
1190
1191         flush_tlb_mm(mm);
1192 }
1193
1194 /* Insert vm structure into process list sorted by address
1195  * and into the inode's i_mmap ring.  If vm_file is non-NULL
1196  * then the i_shared_lock must be held here.
1197  */
1198 void __insert_vm_struct(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma)
1199 {
1200         struct vm_area_struct * __vma, * prev;
1201         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1202
1203         __vma = find_vma_prepare(mm, vma->vm_start, &prev, &rb_link, &rb_parent);
1204         if (__vma && __vma->vm_start < vma->vm_end)
1205                 BUG();
1206         __vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
1207         mm->map_count++;
1208         validate_mm(mm);
1209 }
1210
1211 int insert_vm_struct(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma)
1212 {
1213         struct vm_area_struct * __vma, * prev;
1214         rb_node_t ** rb_link, * rb_parent;
1215
1216         __vma = find_vma_prepare(mm, vma->vm_start, &prev, &rb_link, &rb_parent);
1217         if (__vma && __vma->vm_start < vma->vm_end)
1218                 return -ENOMEM;
1219         vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);
1220         validate_mm(mm);
1221         return 0;
1222 }