mm/userfaultfd.c

   1 /*
   2  *  mm/userfaultfd.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2015  Red Hat, Inc.
   5  *
   6  *  This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2. See
   7  *  the COPYING file in the top-level directory.
   8  */
   9
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/pagemap.h>
  12 #include <linux/rmap.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/swapops.h>
  15 #include <linux/userfaultfd_k.h>
  16 #include <linux/mmu_notifier.h>
  17 #include <asm/tlbflush.h>
  18 #include "internal.h"
  19
  20 static int mcopy_atomic_pte(struct mm_struct *dst_mm,
  21                             pmd_t *dst_pmd,
  22                             struct vm_area_struct *dst_vma,
  23                             unsigned long dst_addr,
  24                             unsigned long src_addr)
  25 {
  26         struct mem_cgroup *memcg;
  27         pte_t _dst_pte, *dst_pte;
  28         spinlock_t *ptl;
  29         struct page *page;
  30         void *page_kaddr;
  31         int ret;
  32
  33         ret = -ENOMEM;
  34         page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER_MOVABLE, dst_vma, dst_addr);
  35         if (!page)
  36                 goto out;
  37
  38         page_kaddr = kmap(page);
  39         ret = -EFAULT;
  40         if (copy_from_user(page_kaddr, (const void __user *) src_addr,
  41                            PAGE_SIZE))
  42                 goto out_kunmap_release;
  43         kunmap(page);
  44
  45         /*
  46          * The memory barrier inside __SetPageUptodate makes sure that
  47          * preceeding stores to the page contents become visible before
  48          * the set_pte_at() write.
  49          */
  50         __SetPageUptodate(page);
  51
  52         ret = -ENOMEM;
  53         if (mem_cgroup_try_charge(page, dst_mm, GFP_KERNEL, &memcg))
  54                 goto out_release;
  55
  56         _dst_pte = mk_pte(page, dst_vma->vm_page_prot);
  57         if (dst_vma->vm_flags & VM_WRITE)
  58                 _dst_pte = pte_mkwrite(pte_mkdirty(_dst_pte));
  59
  60         ret = -EEXIST;
  61         dst_pte = pte_offset_map_lock(dst_mm, dst_pmd, dst_addr, &ptl);
  62         if (!pte_none(*dst_pte))
  63                 goto out_release_uncharge_unlock;
  64
  65         inc_mm_counter(dst_mm, MM_ANONPAGES);
  66         page_add_new_anon_rmap(page, dst_vma, dst_addr);
  67         mem_cgroup_commit_charge(page, memcg, false);
  68         lru_cache_add_active_or_unevictable(page, dst_vma);
  69
  70         set_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
  71
  72         /* No need to invalidate - it was non-present before */
  73         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
  74
  75         pte_unmap_unlock(dst_pte, ptl);
  76         ret = 0;
  77 out:
  78         return ret;
  79 out_release_uncharge_unlock:
  80         pte_unmap_unlock(dst_pte, ptl);
  81         mem_cgroup_cancel_charge(page, memcg);
  82 out_release:
  83         page_cache_release(page);
  84         goto out;
  85 out_kunmap_release:
  86         kunmap(page);
  87         goto out_release;
  88 }
  89
  90 static int mfill_zeropage_pte(struct mm_struct *dst_mm,
  91                               pmd_t *dst_pmd,
  92                               struct vm_area_struct *dst_vma,
  93                               unsigned long dst_addr)
  94 {
  95         pte_t _dst_pte, *dst_pte;
  96         spinlock_t *ptl;
  97         int ret;
  98
  99         _dst_pte = pte_mkspecial(pfn_pte(my_zero_pfn(dst_addr),
 100                                          dst_vma->vm_page_prot));
 101         ret = -EEXIST;
 102         dst_pte = pte_offset_map_lock(dst_mm, dst_pmd, dst_addr, &ptl);
 103         if (!pte_none(*dst_pte))
 104                 goto out_unlock;
 105         set_pte_at(dst_mm, dst_addr, dst_pte, _dst_pte);
 106         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 107         update_mmu_cache(dst_vma, dst_addr, dst_pte);
 108         ret = 0;
 109 out_unlock:
 110         pte_unmap_unlock(dst_pte, ptl);
 111         return ret;
 112 }
 113
 114 static pmd_t *mm_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
 115 {
 116         pgd_t *pgd;
 117         pud_t *pud;
 118         pmd_t *pmd = NULL;
 119
 120         pgd = pgd_offset(mm, address);
 121         pud = pud_alloc(mm, pgd, address);
 122         if (pud)
 123                 /*
 124                  * Note that we didn't run this because the pmd was
 125                  * missing, the *pmd may be already established and in
 126                  * turn it may also be a trans_huge_pmd.
 127                  */
 128                 pmd = pmd_alloc(mm, pud, address);
 129         return pmd;
 130 }
 131
 132 static __always_inline ssize_t __mcopy_atomic(struct mm_struct *dst_mm,
 133                                               unsigned long dst_start,
 134                                               unsigned long src_start,
 135                                               unsigned long len,
 136                                               bool zeropage)
 137 {
 138         struct vm_area_struct *dst_vma;
 139         ssize_t err;
 140         pmd_t *dst_pmd;
 141         unsigned long src_addr, dst_addr;
 142         long copied = 0;
 143
 144         /*
 145          * Sanitize the command parameters:
 146          */
 147         BUG_ON(dst_start & ~PAGE_MASK);
 148         BUG_ON(len & ~PAGE_MASK);
 149
 150         /* Does the address range wrap, or is the span zero-sized? */
 151         BUG_ON(src_start + len <= src_start);
 152         BUG_ON(dst_start + len <= dst_start);
 153
 154         down_read(&dst_mm->mmap_sem);
 155
 156         /*
 157          * Make sure the vma is not shared, that the dst range is
 158          * both valid and fully within a single existing vma.
 159          */
 160         err = -EINVAL;
 161         dst_vma = find_vma(dst_mm, dst_start);
 162         if (!dst_vma || (dst_vma->vm_flags & VM_SHARED))
 163                 goto out;
 164         if (dst_start < dst_vma->vm_start ||
 165             dst_start + len > dst_vma->vm_end)
 166                 goto out;
 167
 168         /*
 169          * Be strict and only allow __mcopy_atomic on userfaultfd
 170          * registered ranges to prevent userland errors going
 171          * unnoticed. As far as the VM consistency is concerned, it
 172          * would be perfectly safe to remove this check, but there's
 173          * no useful usage for __mcopy_atomic ouside of userfaultfd
 174          * registered ranges. This is after all why these are ioctls
 175          * belonging to the userfaultfd and not syscalls.
 176          */
 177         if (!dst_vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx)
 178                 goto out;
 179
 180         /*
 181          * FIXME: only allow copying on anonymous vmas, tmpfs should
 182          * be added.
 183          */
 184         if (dst_vma->vm_ops)
 185                 goto out;
 186
 187         /*
 188          * Ensure the dst_vma has a anon_vma or this page
 189          * would get a NULL anon_vma when moved in the
 190          * dst_vma.
 191          */
 192         err = -ENOMEM;
 193         if (unlikely(anon_vma_prepare(dst_vma)))
 194                 goto out;
 195
 196         for (src_addr = src_start, dst_addr = dst_start;
 197              src_addr < src_start + len; ) {
 198                 pmd_t dst_pmdval;
 199                 BUG_ON(dst_addr >= dst_start + len);
 200                 dst_pmd = mm_alloc_pmd(dst_mm, dst_addr);
 201                 if (unlikely(!dst_pmd)) {
 202                         err = -ENOMEM;
 203                         break;
 204                 }
 205
 206                 dst_pmdval = pmd_read_atomic(dst_pmd);
 207                 /*
 208                  * If the dst_pmd is mapped as THP don't
 209                  * override it and just be strict.
 210                  */
 211                 if (unlikely(pmd_trans_huge(dst_pmdval))) {
 212                         err = -EEXIST;
 213                         break;
 214                 }
 215                 if (unlikely(pmd_none(dst_pmdval)) &&
 216                     unlikely(__pte_alloc(dst_mm, dst_vma, dst_pmd,
 217                                          dst_addr))) {
 218                         err = -ENOMEM;
 219                         break;
 220                 }
 221                 /* If an huge pmd materialized from under us fail */
 222                 if (unlikely(pmd_trans_huge(*dst_pmd))) {
 223                         err = -EFAULT;
 224                         break;
 225                 }
 226
 227                 BUG_ON(pmd_none(*dst_pmd));
 228                 BUG_ON(pmd_trans_huge(*dst_pmd));
 229
 230                 if (!zeropage)
 231                         err = mcopy_atomic_pte(dst_mm, dst_pmd, dst_vma,
 232                                                dst_addr, src_addr);
 233                 else
 234                         err = mfill_zeropage_pte(dst_mm, dst_pmd, dst_vma,
 235                                                  dst_addr);
 236
 237                 cond_resched();
 238
 239                 if (!err) {
 240                         dst_addr += PAGE_SIZE;
 241                         src_addr += PAGE_SIZE;
 242                         copied += PAGE_SIZE;
 243
 244                         if (fatal_signal_pending(current))
 245                                 err = -EINTR;
 246                 }
 247                 if (err)
 248                         break;
 249         }
 250
 251 out:
 252         up_read(&dst_mm->mmap_sem);
 253         BUG_ON(copied < 0);
 254         BUG_ON(err > 0);
 255         BUG_ON(!copied && !err);
 256         return copied ? copied : err;
 257 }
 258
 259 ssize_t mcopy_atomic(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long dst_start,
 260                      unsigned long src_start, unsigned long len)
 261 {
 262         return __mcopy_atomic(dst_mm, dst_start, src_start, len, false);
 263 }
 264
 265 ssize_t mfill_zeropage(struct mm_struct *dst_mm, unsigned long start,
 266                        unsigned long len)
 267 {
 268         return __mcopy_atomic(dst_mm, start, 0, len, true);
 269 }