fs/userfaultfd.c

   1 /*
   2  *  fs/userfaultfd.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2007  Davide Libenzi <davidel@xmailserver.org>
   5  *  Copyright (C) 2008-2009 Red Hat, Inc.
   6  *  Copyright (C) 2015  Red Hat, Inc.
   7  *
   8  *  This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2. See
   9  *  the COPYING file in the top-level directory.
  10  *
  11  *  Some part derived from fs/eventfd.c (anon inode setup) and
  12  *  mm/ksm.c (mm hashing).
  13  */
  14
  15 #include <linux/hashtable.h>
  16 #include <linux/sched.h>
  17 #include <linux/mm.h>
  18 #include <linux/poll.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20 #include <linux/seq_file.h>
  21 #include <linux/file.h>
  22 #include <linux/bug.h>
  23 #include <linux/anon_inodes.h>
  24 #include <linux/syscalls.h>
  25 #include <linux/userfaultfd_k.h>
  26 #include <linux/mempolicy.h>
  27 #include <linux/ioctl.h>
  28 #include <linux/security.h>
  29
  30 static struct kmem_cache *userfaultfd_ctx_cachep __read_mostly;
  31
  32 enum userfaultfd_state {
  33         UFFD_STATE_WAIT_API,
  34         UFFD_STATE_RUNNING,
  35 };
  36
  37 /*
  38  * Start with fault_pending_wqh and fault_wqh so they're more likely
  39  * to be in the same cacheline.
  40  */
  41 struct userfaultfd_ctx {
  42         /* waitqueue head for the pending (i.e. not read) userfaults */
  43         wait_queue_head_t fault_pending_wqh;
  44         /* waitqueue head for the userfaults */
  45         wait_queue_head_t fault_wqh;
  46         /* waitqueue head for the pseudo fd to wakeup poll/read */
  47         wait_queue_head_t fd_wqh;
  48         /* a refile sequence protected by fault_pending_wqh lock */
  49         struct seqcount refile_seq;
  50         /* pseudo fd refcounting */
  51         atomic_t refcount;
  52         /* userfaultfd syscall flags */
  53         unsigned int flags;
  54         /* state machine */
  55         enum userfaultfd_state state;
  56         /* released */
  57         bool released;
  58         /* mm with one ore more vmas attached to this userfaultfd_ctx */
  59         struct mm_struct *mm;
  60 };
  61
  62 struct userfaultfd_wait_queue {
  63         struct uffd_msg msg;
  64         wait_queue_t wq;
  65         struct userfaultfd_ctx *ctx;
  66 };
  67
  68 struct userfaultfd_wake_range {
  69         unsigned long start;
  70         unsigned long len;
  71 };
  72
  73 static int userfaultfd_wake_function(wait_queue_t *wq, unsigned mode,
  74                                      int wake_flags, void *key)
  75 {
  76         struct userfaultfd_wake_range *range = key;
  77         int ret;
  78         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
  79         unsigned long start, len;
  80
  81         uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
  82         ret = 0;
  83         /* len == 0 means wake all */
  84         start = range->start;
  85         len = range->len;
  86         if (len && (start > uwq->msg.arg.pagefault.address ||
  87                     start + len <= uwq->msg.arg.pagefault.address))
  88                 goto out;
  89         ret = wake_up_state(wq->private, mode);
  90         if (ret)
  91                 /*
  92                  * Wake only once, autoremove behavior.
  93                  *
  94                  * After the effect of list_del_init is visible to the
  95                  * other CPUs, the waitqueue may disappear from under
  96                  * us, see the !list_empty_careful() in
  97                  * handle_userfault(). try_to_wake_up() has an
  98                  * implicit smp_mb__before_spinlock, and the
  99                  * wq->private is read before calling the extern
 100                  * function "wake_up_state" (which in turns calls
 101                  * try_to_wake_up). While the spin_lock;spin_unlock;
 102                  * wouldn't be enough, the smp_mb__before_spinlock is
 103                  * enough to avoid an explicit smp_mb() here.
 104                  */
 105                 list_del_init(&wq->task_list);
 106 out:
 107         return ret;
 108 }
 109
 110 /**
 111  * userfaultfd_ctx_get - Acquires a reference to the internal userfaultfd
 112  * context.
 113  * @ctx: [in] Pointer to the userfaultfd context.
 114  *
 115  * Returns: In case of success, returns not zero.
 116  */
 117 static void userfaultfd_ctx_get(struct userfaultfd_ctx *ctx)
 118 {
 119         if (!atomic_inc_not_zero(&ctx->refcount))
 120                 BUG();
 121 }
 122
 123 /**
 124  * userfaultfd_ctx_put - Releases a reference to the internal userfaultfd
 125  * context.
 126  * @ctx: [in] Pointer to userfaultfd context.
 127  *
 128  * The userfaultfd context reference must have been previously acquired either
 129  * with userfaultfd_ctx_get() or userfaultfd_ctx_fdget().
 130  */
 131 static void userfaultfd_ctx_put(struct userfaultfd_ctx *ctx)
 132 {
 133         if (atomic_dec_and_test(&ctx->refcount)) {
 134                 VM_BUG_ON(spin_is_locked(&ctx->fault_pending_wqh.lock));
 135                 VM_BUG_ON(waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh));
 136                 VM_BUG_ON(spin_is_locked(&ctx->fault_wqh.lock));
 137                 VM_BUG_ON(waitqueue_active(&ctx->fault_wqh));
 138                 VM_BUG_ON(spin_is_locked(&ctx->fd_wqh.lock));
 139                 VM_BUG_ON(waitqueue_active(&ctx->fd_wqh));
 140                 mmdrop(ctx->mm);
 141                 kmem_cache_free(userfaultfd_ctx_cachep, ctx);
 142         }
 143 }
 144
 145 static inline void msg_init(struct uffd_msg *msg)
 146 {
 147         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct uffd_msg) != 32);
 148         /*
 149          * Must use memset to zero out the paddings or kernel data is
 150          * leaked to userland.
 151          */
 152         memset(msg, 0, sizeof(struct uffd_msg));
 153 }
 154
 155 static inline struct uffd_msg userfault_msg(unsigned long address,
 156                                             unsigned int flags,
 157                                             unsigned long reason)
 158 {
 159         struct uffd_msg msg;
 160         msg_init(&msg);
 161         msg.event = UFFD_EVENT_PAGEFAULT;
 162         msg.arg.pagefault.address = address;
 163         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE)
 164                 /*
 165                  * If UFFD_FEATURE_PAGEFAULT_FLAG_WRITE was set in the
 166                  * uffdio_api.features and UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WRITE
 167                  * was not set in a UFFD_EVENT_PAGEFAULT, it means it
 168                  * was a read fault, otherwise if set it means it's
 169                  * a write fault.
 170                  */
 171                 msg.arg.pagefault.flags |= UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WRITE;
 172         if (reason & VM_UFFD_WP)
 173                 /*
 174                  * If UFFD_FEATURE_PAGEFAULT_FLAG_WP was set in the
 175                  * uffdio_api.features and UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WP was
 176                  * not set in a UFFD_EVENT_PAGEFAULT, it means it was
 177                  * a missing fault, otherwise if set it means it's a
 178                  * write protect fault.
 179                  */
 180                 msg.arg.pagefault.flags |= UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WP;
 181         return msg;
 182 }
 183
 184 /*
 185  * Verify the pagetables are still not ok after having reigstered into
 186  * the fault_pending_wqh to avoid userland having to UFFDIO_WAKE any
 187  * userfault that has already been resolved, if userfaultfd_read and
 188  * UFFDIO_COPY|ZEROPAGE are being run simultaneously on two different
 189  * threads.
 190  */
 191 static inline bool userfaultfd_must_wait(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 192                                          unsigned long address,
 193                                          unsigned long flags,
 194                                          unsigned long reason)
 195 {
 196         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 197         pgd_t *pgd;
 198         pud_t *pud;
 199         pmd_t *pmd, _pmd;
 200         pte_t *pte;
 201         bool ret = true;
 202
 203         VM_BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
 204
 205         pgd = pgd_offset(mm, address);
 206         if (!pgd_present(*pgd))
 207                 goto out;
 208         pud = pud_offset(pgd, address);
 209         if (!pud_present(*pud))
 210                 goto out;
 211         pmd = pmd_offset(pud, address);
 212         /*
 213          * READ_ONCE must function as a barrier with narrower scope
 214          * and it must be equivalent to:
 215          *      _pmd = *pmd; barrier();
 216          *
 217          * This is to deal with the instability (as in
 218          * pmd_trans_unstable) of the pmd.
 219          */
 220         _pmd = READ_ONCE(*pmd);
 221         if (!pmd_present(_pmd))
 222                 goto out;
 223
 224         ret = false;
 225         if (pmd_trans_huge(_pmd))
 226                 goto out;
 227
 228         /*
 229          * the pmd is stable (as in !pmd_trans_unstable) so we can re-read it
 230          * and use the standard pte_offset_map() instead of parsing _pmd.
 231          */
 232         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 233         /*
 234          * Lockless access: we're in a wait_event so it's ok if it
 235          * changes under us.
 236          */
 237         if (pte_none(*pte))
 238                 ret = true;
 239         pte_unmap(pte);
 240
 241 out:
 242         return ret;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * The locking rules involved in returning VM_FAULT_RETRY depending on
 247  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY, FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT and
 248  * FAULT_FLAG_KILLABLE are not straightforward. The "Caution"
 249  * recommendation in __lock_page_or_retry is not an understatement.
 250  *
 251  * If FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY is set, the mmap_sem must be released
 252  * before returning VM_FAULT_RETRY only if FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT is
 253  * not set.
 254  *
 255  * If FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY is set but FAULT_FLAG_KILLABLE is not
 256  * set, VM_FAULT_RETRY can still be returned if and only if there are
 257  * fatal_signal_pending()s, and the mmap_sem must be released before
 258  * returning it.
 259  */
 260 int handle_userfault(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
 261                      unsigned int flags, unsigned long reason)
 262 {
 263         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 264         struct userfaultfd_ctx *ctx;
 265         struct userfaultfd_wait_queue uwq;
 266         int ret;
 267         bool must_wait, return_to_userland;
 268
 269         BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
 270
 271         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
 272         ctx = vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx;
 273         if (!ctx)
 274                 goto out;
 275
 276         BUG_ON(ctx->mm != mm);
 277
 278         VM_BUG_ON(reason & ~(VM_UFFD_MISSING|VM_UFFD_WP));
 279         VM_BUG_ON(!(reason & VM_UFFD_MISSING) ^ !!(reason & VM_UFFD_WP));
 280
 281         /*
 282          * If it's already released don't get it. This avoids to loop
 283          * in __get_user_pages if userfaultfd_release waits on the
 284          * caller of handle_userfault to release the mmap_sem.
 285          */
 286         if (unlikely(ACCESS_ONCE(ctx->released)))
 287                 goto out;
 288
 289         /*
 290          * We don't do userfault handling for the final child pid update.
 291          */
 292         if (current->flags & PF_EXITING)
 293                 goto out;
 294
 295         /*
 296          * Check that we can return VM_FAULT_RETRY.
 297          *
 298          * NOTE: it should become possible to return VM_FAULT_RETRY
 299          * even if FAULT_FLAG_TRIED is set without leading to gup()
 300          * -EBUSY failures, if the userfaultfd is to be extended for
 301          * VM_UFFD_WP tracking and we intend to arm the userfault
 302          * without first stopping userland access to the memory. For
 303          * VM_UFFD_MISSING userfaults this is enough for now.
 304          */
 305         if (unlikely(!(flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY))) {
 306                 /*
 307                  * Validate the invariant that nowait must allow retry
 308                  * to be sure not to return SIGBUS erroneously on
 309                  * nowait invocations.
 310                  */
 311                 BUG_ON(flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
 312 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 313                 if (printk_ratelimit()) {
 314                         printk(KERN_WARNING
 315                                "FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY missing %x\n", flags);
 316                         dump_stack();
 317                 }
 318 #endif
 319                 goto out;
 320         }
 321
 322         /*
 323          * Handle nowait, not much to do other than tell it to retry
 324          * and wait.
 325          */
 326         ret = VM_FAULT_RETRY;
 327         if (flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
 328                 goto out;
 329
 330         /* take the reference before dropping the mmap_sem */
 331         userfaultfd_ctx_get(ctx);
 332
 333         init_waitqueue_func_entry(&uwq.wq, userfaultfd_wake_function);
 334         uwq.wq.private = current;
 335         uwq.msg = userfault_msg(address, flags, reason);
 336         uwq.ctx = ctx;
 337
 338         return_to_userland = (flags & (FAULT_FLAG_USER|FAULT_FLAG_KILLABLE)) ==
 339                 (FAULT_FLAG_USER|FAULT_FLAG_KILLABLE);
 340
 341         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 342         /*
 343          * After the __add_wait_queue the uwq is visible to userland
 344          * through poll/read().
 345          */
 346         __add_wait_queue(&ctx->fault_pending_wqh, &uwq.wq);
 347         /*
 348          * The smp_mb() after __set_current_state prevents the reads
 349          * following the spin_unlock to happen before the list_add in
 350          * __add_wait_queue.
 351          */
 352         set_current_state(return_to_userland ? TASK_INTERRUPTIBLE :
 353                           TASK_KILLABLE);
 354         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 355
 356         must_wait = userfaultfd_must_wait(ctx, address, flags, reason);
 357         up_read(&mm->mmap_sem);
 358
 359         if (likely(must_wait && !ACCESS_ONCE(ctx->released) &&
 360                    (return_to_userland ? !signal_pending(current) :
 361                     !fatal_signal_pending(current)))) {
 362                 wake_up_poll(&ctx->fd_wqh, POLLIN);
 363                 schedule();
 364                 ret |= VM_FAULT_MAJOR;
 365         }
 366
 367         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 368
 369         if (return_to_userland) {
 370                 if (signal_pending(current) &&
 371                     !fatal_signal_pending(current)) {
 372                         /*
 373                          * If we got a SIGSTOP or SIGCONT and this is
 374                          * a normal userland page fault, just let
 375                          * userland return so the signal will be
 376                          * handled and gdb debugging works.  The page
 377                          * fault code immediately after we return from
 378                          * this function is going to release the
 379                          * mmap_sem and it's not depending on it
 380                          * (unlike gup would if we were not to return
 381                          * VM_FAULT_RETRY).
 382                          *
 383                          * If a fatal signal is pending we still take
 384                          * the streamlined VM_FAULT_RETRY failure path
 385                          * and there's no need to retake the mmap_sem
 386                          * in such case.
 387                          */
 388                         down_read(&mm->mmap_sem);
 389                         ret = VM_FAULT_NOPAGE;
 390                 }
 391         }
 392
 393         /*
 394          * Here we race with the list_del; list_add in
 395          * userfaultfd_ctx_read(), however because we don't ever run
 396          * list_del_init() to refile across the two lists, the prev
 397          * and next pointers will never point to self. list_add also
 398          * would never let any of the two pointers to point to
 399          * self. So list_empty_careful won't risk to see both pointers
 400          * pointing to self at any time during the list refile. The
 401          * only case where list_del_init() is called is the full
 402          * removal in the wake function and there we don't re-list_add
 403          * and it's fine not to block on the spinlock. The uwq on this
 404          * kernel stack can be released after the list_del_init.
 405          */
 406         if (!list_empty_careful(&uwq.wq.task_list)) {
 407                 spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 408                 /*
 409                  * No need of list_del_init(), the uwq on the stack
 410                  * will be freed shortly anyway.
 411                  */
 412                 list_del(&uwq.wq.task_list);
 413                 spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 414         }
 415
 416         /*
 417          * ctx may go away after this if the userfault pseudo fd is
 418          * already released.
 419          */
 420         userfaultfd_ctx_put(ctx);
 421
 422 out:
 423         return ret;
 424 }
 425
 426 static int userfaultfd_release(struct inode *inode, struct file *file)
 427 {
 428         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 429         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 430         struct vm_area_struct *vma, *prev;
 431         /* len == 0 means wake all */
 432         struct userfaultfd_wake_range range = { .len = 0, };
 433         unsigned long new_flags;
 434         bool still_valid;
 435
 436         ACCESS_ONCE(ctx->released) = true;
 437
 438         if (!mmget_not_zero(mm))
 439                 goto wakeup;
 440
 441         /*
 442          * Flush page faults out of all CPUs. NOTE: all page faults
 443          * must be retried without returning VM_FAULT_SIGBUS if
 444          * userfaultfd_ctx_get() succeeds but vma->vma_userfault_ctx
 445          * changes while handle_userfault released the mmap_sem. So
 446          * it's critical that released is set to true (above), before
 447          * taking the mmap_sem for writing.
 448          */
 449         down_write(&mm->mmap_sem);
 450         still_valid = mmget_still_valid(mm);
 451         prev = NULL;
 452         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
 453                 cond_resched();
 454                 BUG_ON(!!vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 455                        !!(vma->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 456                 if (vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx) {
 457                         prev = vma;
 458                         continue;
 459                 }
 460                 new_flags = vma->vm_flags & ~(VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP);
 461                 if (still_valid) {
 462                         prev = vma_merge(mm, prev, vma->vm_start, vma->vm_end,
 463                                          new_flags, vma->anon_vma,
 464                                          vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 465                                          vma_policy(vma),
 466                                          NULL_VM_UFFD_CTX);
 467                         if (prev)
 468                                 vma = prev;
 469                         else
 470                                 prev = vma;
 471                 }
 472                 vma->vm_flags = new_flags;
 473                 vma->vm_userfaultfd_ctx = NULL_VM_UFFD_CTX;
 474         }
 475         up_write(&mm->mmap_sem);
 476         mmput(mm);
 477 wakeup:
 478         /*
 479          * After no new page faults can wait on this fault_*wqh, flush
 480          * the last page faults that may have been already waiting on
 481          * the fault_*wqh.
 482          */
 483         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 484         __wake_up_locked_key(&ctx->fault_pending_wqh, TASK_NORMAL, &range);
 485         __wake_up_locked_key(&ctx->fault_wqh, TASK_NORMAL, &range);
 486         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 487
 488         wake_up_poll(&ctx->fd_wqh, POLLHUP);
 489         userfaultfd_ctx_put(ctx);
 490         return 0;
 491 }
 492
 493 /* fault_pending_wqh.lock must be hold by the caller */
 494 static inline struct userfaultfd_wait_queue *find_userfault(
 495         struct userfaultfd_ctx *ctx)
 496 {
 497         wait_queue_t *wq;
 498         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
 499
 500         VM_BUG_ON(!spin_is_locked(&ctx->fault_pending_wqh.lock));
 501
 502         uwq = NULL;
 503         if (!waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 504                 goto out;
 505         /* walk in reverse to provide FIFO behavior to read userfaults */
 506         wq = list_last_entry(&ctx->fault_pending_wqh.task_list,
 507                              typeof(*wq), task_list);
 508         uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
 509 out:
 510         return uwq;
 511 }
 512
 513 static unsigned int userfaultfd_poll(struct file *file, poll_table *wait)
 514 {
 515         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 516         unsigned int ret;
 517
 518         poll_wait(file, &ctx->fd_wqh, wait);
 519
 520         switch (ctx->state) {
 521         case UFFD_STATE_WAIT_API:
 522                 return POLLERR;
 523         case UFFD_STATE_RUNNING:
 524                 /*
 525                  * poll() never guarantees that read won't block.
 526                  * userfaults can be waken before they're read().
 527                  */
 528                 if (unlikely(!(file->f_flags & O_NONBLOCK)))
 529                         return POLLERR;
 530                 /*
 531                  * lockless access to see if there are pending faults
 532                  * __pollwait last action is the add_wait_queue but
 533                  * the spin_unlock would allow the waitqueue_active to
 534                  * pass above the actual list_add inside
 535                  * add_wait_queue critical section. So use a full
 536                  * memory barrier to serialize the list_add write of
 537                  * add_wait_queue() with the waitqueue_active read
 538                  * below.
 539                  */
 540                 ret = 0;
 541                 smp_mb();
 542                 if (waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 543                         ret = POLLIN;
 544                 return ret;
 545         default:
 546                 BUG();
 547         }
 548 }
 549
 550 static ssize_t userfaultfd_ctx_read(struct userfaultfd_ctx *ctx, int no_wait,
 551                                     struct uffd_msg *msg)
 552 {
 553         ssize_t ret;
 554         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 555         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
 556
 557         /* always take the fd_wqh lock before the fault_pending_wqh lock */
 558         spin_lock(&ctx->fd_wqh.lock);
 559         __add_wait_queue(&ctx->fd_wqh, &wait);
 560         for (;;) {
 561                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 562                 spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 563                 uwq = find_userfault(ctx);
 564                 if (uwq) {
 565                         /*
 566                          * Use a seqcount to repeat the lockless check
 567                          * in wake_userfault() to avoid missing
 568                          * wakeups because during the refile both
 569                          * waitqueue could become empty if this is the
 570                          * only userfault.
 571                          */
 572                         write_seqcount_begin(&ctx->refile_seq);
 573
 574                         /*
 575                          * The fault_pending_wqh.lock prevents the uwq
 576                          * to disappear from under us.
 577                          *
 578                          * Refile this userfault from
 579                          * fault_pending_wqh to fault_wqh, it's not
 580                          * pending anymore after we read it.
 581                          *
 582                          * Use list_del() by hand (as
 583                          * userfaultfd_wake_function also uses
 584                          * list_del_init() by hand) to be sure nobody
 585                          * changes __remove_wait_queue() to use
 586                          * list_del_init() in turn breaking the
 587                          * !list_empty_careful() check in
 588                          * handle_userfault(). The uwq->wq.task_list
 589                          * must never be empty at any time during the
 590                          * refile, or the waitqueue could disappear
 591                          * from under us. The "wait_queue_head_t"
 592                          * parameter of __remove_wait_queue() is unused
 593                          * anyway.
 594                          */
 595                         list_del(&uwq->wq.task_list);
 596                         __add_wait_queue(&ctx->fault_wqh, &uwq->wq);
 597
 598                         write_seqcount_end(&ctx->refile_seq);
 599
 600                         /* careful to always initialize msg if ret == 0 */
 601                         *msg = uwq->msg;
 602                         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 603                         ret = 0;
 604                         break;
 605                 }
 606                 spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 607                 if (signal_pending(current)) {
 608                         ret = -ERESTARTSYS;
 609                         break;
 610                 }
 611                 if (no_wait) {
 612                         ret = -EAGAIN;
 613                         break;
 614                 }
 615                 spin_unlock(&ctx->fd_wqh.lock);
 616                 schedule();
 617                 spin_lock(&ctx->fd_wqh.lock);
 618         }
 619         __remove_wait_queue(&ctx->fd_wqh, &wait);
 620         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 621         spin_unlock(&ctx->fd_wqh.lock);
 622
 623         return ret;
 624 }
 625
 626 static ssize_t userfaultfd_read(struct file *file, char __user *buf,
 627                                 size_t count, loff_t *ppos)
 628 {
 629         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 630         ssize_t _ret, ret = 0;
 631         struct uffd_msg msg;
 632         int no_wait = file->f_flags & O_NONBLOCK;
 633
 634         if (ctx->state == UFFD_STATE_WAIT_API)
 635                 return -EINVAL;
 636
 637         for (;;) {
 638                 if (count < sizeof(msg))
 639                         return ret ? ret : -EINVAL;
 640                 _ret = userfaultfd_ctx_read(ctx, no_wait, &msg);
 641                 if (_ret < 0)
 642                         return ret ? ret : _ret;
 643                 if (copy_to_user((__u64 __user *) buf, &msg, sizeof(msg)))
 644                         return ret ? ret : -EFAULT;
 645                 ret += sizeof(msg);
 646                 buf += sizeof(msg);
 647                 count -= sizeof(msg);
 648                 /*
 649                  * Allow to read more than one fault at time but only
 650                  * block if waiting for the very first one.
 651                  */
 652                 no_wait = O_NONBLOCK;
 653         }
 654 }
 655
 656 static void __wake_userfault(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 657                              struct userfaultfd_wake_range *range)
 658 {
 659         unsigned long start, end;
 660
 661         start = range->start;
 662         end = range->start + range->len;
 663
 664         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 665         /* wake all in the range and autoremove */
 666         if (waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 667                 __wake_up_locked_key(&ctx->fault_pending_wqh, TASK_NORMAL,
 668                                      range);
 669         if (waitqueue_active(&ctx->fault_wqh))
 670                 __wake_up_locked_key(&ctx->fault_wqh, TASK_NORMAL, range);
 671         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 672 }
 673
 674 static __always_inline void wake_userfault(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 675                                            struct userfaultfd_wake_range *range)
 676 {
 677         unsigned seq;
 678         bool need_wakeup;
 679
 680         /*
 681          * To be sure waitqueue_active() is not reordered by the CPU
 682          * before the pagetable update, use an explicit SMP memory
 683          * barrier here. PT lock release or up_read(mmap_sem) still
 684          * have release semantics that can allow the
 685          * waitqueue_active() to be reordered before the pte update.
 686          */
 687         smp_mb();
 688
 689         /*
 690          * Use waitqueue_active because it's very frequent to
 691          * change the address space atomically even if there are no
 692          * userfaults yet. So we take the spinlock only when we're
 693          * sure we've userfaults to wake.
 694          */
 695         do {
 696                 seq = read_seqcount_begin(&ctx->refile_seq);
 697                 need_wakeup = waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh) ||
 698                         waitqueue_active(&ctx->fault_wqh);
 699                 cond_resched();
 700         } while (read_seqcount_retry(&ctx->refile_seq, seq));
 701         if (need_wakeup)
 702                 __wake_userfault(ctx, range);
 703 }
 704
 705 static __always_inline int validate_range(struct mm_struct *mm,
 706                                           __u64 start, __u64 len)
 707 {
 708         __u64 task_size = mm->task_size;
 709
 710         if (start & ~PAGE_MASK)
 711                 return -EINVAL;
 712         if (len & ~PAGE_MASK)
 713                 return -EINVAL;
 714         if (!len)
 715                 return -EINVAL;
 716         if (start < mmap_min_addr)
 717                 return -EINVAL;
 718         if (start >= task_size)
 719                 return -EINVAL;
 720         if (len > task_size - start)
 721                 return -EINVAL;
 722         return 0;
 723 }
 724
 725 static int userfaultfd_register(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 726                                 unsigned long arg)
 727 {
 728         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 729         struct vm_area_struct *vma, *prev, *cur;
 730         int ret;
 731         struct uffdio_register uffdio_register;
 732         struct uffdio_register __user *user_uffdio_register;
 733         unsigned long vm_flags, new_flags;
 734         bool found;
 735         unsigned long start, end, vma_end;
 736
 737         user_uffdio_register = (struct uffdio_register __user *) arg;
 738
 739         ret = -EFAULT;
 740         if (copy_from_user(&uffdio_register, user_uffdio_register,
 741                            sizeof(uffdio_register)-sizeof(__u64)))
 742                 goto out;
 743
 744         ret = -EINVAL;
 745         if (!uffdio_register.mode)
 746                 goto out;
 747         if (uffdio_register.mode & ~(UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING|
 748                                      UFFDIO_REGISTER_MODE_WP))
 749                 goto out;
 750         vm_flags = 0;
 751         if (uffdio_register.mode & UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING)
 752                 vm_flags |= VM_UFFD_MISSING;
 753         if (uffdio_register.mode & UFFDIO_REGISTER_MODE_WP) {
 754                 vm_flags |= VM_UFFD_WP;
 755                 /*
 756                  * FIXME: remove the below error constraint by
 757                  * implementing the wprotect tracking mode.
 758                  */
 759                 ret = -EINVAL;
 760                 goto out;
 761         }
 762
 763         ret = validate_range(mm, uffdio_register.range.start,
 764                              uffdio_register.range.len);
 765         if (ret)
 766                 goto out;
 767
 768         start = uffdio_register.range.start;
 769         end = start + uffdio_register.range.len;
 770
 771         ret = -ENOMEM;
 772         if (!mmget_not_zero(mm))
 773                 goto out;
 774
 775         down_write(&mm->mmap_sem);
 776         if (!mmget_still_valid(mm))
 777                 goto out_unlock;
 778         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
 779         if (!vma)
 780                 goto out_unlock;
 781
 782         /* check that there's at least one vma in the range */
 783         ret = -EINVAL;
 784         if (vma->vm_start >= end)
 785                 goto out_unlock;
 786
 787         /*
 788          * Search for not compatible vmas.
 789          *
 790          * FIXME: this shall be relaxed later so that it doesn't fail
 791          * on tmpfs backed vmas (in addition to the current allowance
 792          * on anonymous vmas).
 793          */
 794         found = false;
 795         for (cur = vma; cur && cur->vm_start < end; cur = cur->vm_next) {
 796                 cond_resched();
 797
 798                 BUG_ON(!!cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 799                        !!(cur->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 800
 801                 /* check not compatible vmas */
 802                 ret = -EINVAL;
 803                 if (cur->vm_ops)
 804                         goto out_unlock;
 805
 806                 /*
 807                  * Check that this vma isn't already owned by a
 808                  * different userfaultfd. We can't allow more than one
 809                  * userfaultfd to own a single vma simultaneously or we
 810                  * wouldn't know which one to deliver the userfaults to.
 811                  */
 812                 ret = -EBUSY;
 813                 if (cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx &&
 814                     cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx)
 815                         goto out_unlock;
 816
 817                 found = true;
 818         }
 819         BUG_ON(!found);
 820
 821         if (vma->vm_start < start)
 822                 prev = vma;
 823
 824         ret = 0;
 825         do {
 826                 cond_resched();
 827
 828                 BUG_ON(vma->vm_ops);
 829                 BUG_ON(vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx &&
 830                        vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx);
 831
 832                 /*
 833                  * Nothing to do: this vma is already registered into this
 834                  * userfaultfd and with the right tracking mode too.
 835                  */
 836                 if (vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx == ctx &&
 837                     (vma->vm_flags & vm_flags) == vm_flags)
 838                         goto skip;
 839
 840                 if (vma->vm_start > start)
 841                         start = vma->vm_start;
 842                 vma_end = min(end, vma->vm_end);
 843
 844                 new_flags = (vma->vm_flags & ~vm_flags) | vm_flags;
 845                 prev = vma_merge(mm, prev, start, vma_end, new_flags,
 846                                  vma->anon_vma, vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 847                                  vma_policy(vma),
 848                                  ((struct vm_userfaultfd_ctx){ ctx }));
 849                 if (prev) {
 850                         vma = prev;
 851                         goto next;
 852                 }
 853                 if (vma->vm_start < start) {
 854                         ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 855                         if (ret)
 856                                 break;
 857                 }
 858                 if (vma->vm_end > end) {
 859                         ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 860                         if (ret)
 861                                 break;
 862                 }
 863         next:
 864                 /*
 865                  * In the vma_merge() successful mprotect-like case 8:
 866                  * the next vma was merged into the current one and
 867                  * the current one has not been updated yet.
 868                  */
 869                 vma->vm_flags = new_flags;
 870                 vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx = ctx;
 871
 872         skip:
 873                 prev = vma;
 874                 start = vma->vm_end;
 875                 vma = vma->vm_next;
 876         } while (vma && vma->vm_start < end);
 877 out_unlock:
 878         up_write(&mm->mmap_sem);
 879         mmput(mm);
 880         if (!ret) {
 881                 /*
 882                  * Now that we scanned all vmas we can already tell
 883                  * userland which ioctls methods are guaranteed to
 884                  * succeed on this range.
 885                  */
 886                 if (put_user(UFFD_API_RANGE_IOCTLS,
 887                              &user_uffdio_register->ioctls))
 888                         ret = -EFAULT;
 889         }
 890 out:
 891         return ret;
 892 }
 893
 894 static int userfaultfd_unregister(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 895                                   unsigned long arg)
 896 {
 897         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 898         struct vm_area_struct *vma, *prev, *cur;
 899         int ret;
 900         struct uffdio_range uffdio_unregister;
 901         unsigned long new_flags;
 902         bool found;
 903         unsigned long start, end, vma_end;
 904         const void __user *buf = (void __user *)arg;
 905
 906         ret = -EFAULT;
 907         if (copy_from_user(&uffdio_unregister, buf, sizeof(uffdio_unregister)))
 908                 goto out;
 909
 910         ret = validate_range(mm, uffdio_unregister.start,
 911                              uffdio_unregister.len);
 912         if (ret)
 913                 goto out;
 914
 915         start = uffdio_unregister.start;
 916         end = start + uffdio_unregister.len;
 917
 918         ret = -ENOMEM;
 919         if (!mmget_not_zero(mm))
 920                 goto out;
 921
 922         down_write(&mm->mmap_sem);
 923         if (!mmget_still_valid(mm))
 924                 goto out_unlock;
 925         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
 926         if (!vma)
 927                 goto out_unlock;
 928
 929         /* check that there's at least one vma in the range */
 930         ret = -EINVAL;
 931         if (vma->vm_start >= end)
 932                 goto out_unlock;
 933
 934         /*
 935          * Search for not compatible vmas.
 936          *
 937          * FIXME: this shall be relaxed later so that it doesn't fail
 938          * on tmpfs backed vmas (in addition to the current allowance
 939          * on anonymous vmas).
 940          */
 941         found = false;
 942         ret = -EINVAL;
 943         for (cur = vma; cur && cur->vm_start < end; cur = cur->vm_next) {
 944                 cond_resched();
 945
 946                 BUG_ON(!!cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 947                        !!(cur->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 948
 949                 /*
 950                  * Check not compatible vmas, not strictly required
 951                  * here as not compatible vmas cannot have an
 952                  * userfaultfd_ctx registered on them, but this
 953                  * provides for more strict behavior to notice
 954                  * unregistration errors.
 955                  */
 956                 if (cur->vm_ops)
 957                         goto out_unlock;
 958
 959                 found = true;
 960         }
 961         BUG_ON(!found);
 962
 963         if (vma->vm_start < start)
 964                 prev = vma;
 965
 966         ret = 0;
 967         do {
 968                 cond_resched();
 969
 970                 BUG_ON(vma->vm_ops);
 971
 972                 /*
 973                  * Nothing to do: this vma is already registered into this
 974                  * userfaultfd and with the right tracking mode too.
 975                  */
 976                 if (!vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx)
 977                         goto skip;
 978
 979                 if (vma->vm_start > start)
 980                         start = vma->vm_start;
 981                 vma_end = min(end, vma->vm_end);
 982
 983                 new_flags = vma->vm_flags & ~(VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP);
 984                 prev = vma_merge(mm, prev, start, vma_end, new_flags,
 985                                  vma->anon_vma, vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 986                                  vma_policy(vma),
 987                                  NULL_VM_UFFD_CTX);
 988                 if (prev) {
 989                         vma = prev;
 990                         goto next;
 991                 }
 992                 if (vma->vm_start < start) {
 993                         ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 994                         if (ret)
 995                                 break;
 996                 }
 997                 if (vma->vm_end > end) {
 998                         ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 999                         if (ret)
1000                                 break;
1001                 }
1002         next:
1003                 /*
1004                  * In the vma_merge() successful mprotect-like case 8:
1005                  * the next vma was merged into the current one and
1006                  * the current one has not been updated yet.
1007                  */
1008                 vma->vm_flags = new_flags;
1009                 vma->vm_userfaultfd_ctx = NULL_VM_UFFD_CTX;
1010
1011         skip:
1012                 prev = vma;
1013                 start = vma->vm_end;
1014                 vma = vma->vm_next;
1015         } while (vma && vma->vm_start < end);
1016 out_unlock:
1017         up_write(&mm->mmap_sem);
1018         mmput(mm);
1019 out:
1020         return ret;
1021 }
1022
1023 /*
1024  * userfaultfd_wake may be used in combination with the
1025  * UFFDIO_*_MODE_DONTWAKE to wakeup userfaults in batches.
1026  */
1027 static int userfaultfd_wake(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1028                             unsigned long arg)
1029 {
1030         int ret;
1031         struct uffdio_range uffdio_wake;
1032         struct userfaultfd_wake_range range;
1033         const void __user *buf = (void __user *)arg;
1034
1035         ret = -EFAULT;
1036         if (copy_from_user(&uffdio_wake, buf, sizeof(uffdio_wake)))
1037                 goto out;
1038
1039         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_wake.start, uffdio_wake.len);
1040         if (ret)
1041                 goto out;
1042
1043         range.start = uffdio_wake.start;
1044         range.len = uffdio_wake.len;
1045
1046         /*
1047          * len == 0 means wake all and we don't want to wake all here,
1048          * so check it again to be sure.
1049          */
1050         VM_BUG_ON(!range.len);
1051
1052         wake_userfault(ctx, &range);
1053         ret = 0;
1054
1055 out:
1056         return ret;
1057 }
1058
1059 static int userfaultfd_copy(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1060                             unsigned long arg)
1061 {
1062         __s64 ret;
1063         struct uffdio_copy uffdio_copy;
1064         struct uffdio_copy __user *user_uffdio_copy;
1065         struct userfaultfd_wake_range range;
1066
1067         user_uffdio_copy = (struct uffdio_copy __user *) arg;
1068
1069         ret = -EFAULT;
1070         if (copy_from_user(&uffdio_copy, user_uffdio_copy,
1071                            /* don't copy "copy" last field */
1072                            sizeof(uffdio_copy)-sizeof(__s64)))
1073                 goto out;
1074
1075         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_copy.dst, uffdio_copy.len);
1076         if (ret)
1077                 goto out;
1078         /*
1079          * double check for wraparound just in case. copy_from_user()
1080          * will later check uffdio_copy.src + uffdio_copy.len to fit
1081          * in the userland range.
1082          */
1083         ret = -EINVAL;
1084         if (uffdio_copy.src + uffdio_copy.len <= uffdio_copy.src)
1085                 goto out;
1086         if (uffdio_copy.mode & ~UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE)
1087                 goto out;
1088         if (mmget_not_zero(ctx->mm)) {
1089                 ret = mcopy_atomic(ctx->mm, uffdio_copy.dst, uffdio_copy.src,
1090                                    uffdio_copy.len);
1091                 mmput(ctx->mm);
1092         }
1093         if (unlikely(put_user(ret, &user_uffdio_copy->copy)))
1094                 return -EFAULT;
1095         if (ret < 0)
1096                 goto out;
1097         BUG_ON(!ret);
1098         /* len == 0 would wake all */
1099         range.len = ret;
1100         if (!(uffdio_copy.mode & UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE)) {
1101                 range.start = uffdio_copy.dst;
1102                 wake_userfault(ctx, &range);
1103         }
1104         ret = range.len == uffdio_copy.len ? 0 : -EAGAIN;
1105 out:
1106         return ret;
1107 }
1108
1109 static int userfaultfd_zeropage(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1110                                 unsigned long arg)
1111 {
1112         __s64 ret;
1113         struct uffdio_zeropage uffdio_zeropage;
1114         struct uffdio_zeropage __user *user_uffdio_zeropage;
1115         struct userfaultfd_wake_range range;
1116
1117         user_uffdio_zeropage = (struct uffdio_zeropage __user *) arg;
1118
1119         ret = -EFAULT;
1120         if (copy_from_user(&uffdio_zeropage, user_uffdio_zeropage,
1121                            /* don't copy "zeropage" last field */
1122                            sizeof(uffdio_zeropage)-sizeof(__s64)))
1123                 goto out;
1124
1125         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_zeropage.range.start,
1126                              uffdio_zeropage.range.len);
1127         if (ret)
1128                 goto out;
1129         ret = -EINVAL;
1130         if (uffdio_zeropage.mode & ~UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE)
1131                 goto out;
1132
1133         if (mmget_not_zero(ctx->mm)) {
1134                 ret = mfill_zeropage(ctx->mm, uffdio_zeropage.range.start,
1135                                      uffdio_zeropage.range.len);
1136                 mmput(ctx->mm);
1137         }
1138         if (unlikely(put_user(ret, &user_uffdio_zeropage->zeropage)))
1139                 return -EFAULT;
1140         if (ret < 0)
1141                 goto out;
1142         /* len == 0 would wake all */
1143         BUG_ON(!ret);
1144         range.len = ret;
1145         if (!(uffdio_zeropage.mode & UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE)) {
1146                 range.start = uffdio_zeropage.range.start;
1147                 wake_userfault(ctx, &range);
1148         }
1149         ret = range.len == uffdio_zeropage.range.len ? 0 : -EAGAIN;
1150 out:
1151         return ret;
1152 }
1153
1154 /*
1155  * userland asks for a certain API version and we return which bits
1156  * and ioctl commands are implemented in this kernel for such API
1157  * version or -EINVAL if unknown.
1158  */
1159 static int userfaultfd_api(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1160                            unsigned long arg)
1161 {
1162         struct uffdio_api uffdio_api;
1163         void __user *buf = (void __user *)arg;
1164         int ret;
1165
1166         ret = -EINVAL;
1167         if (ctx->state != UFFD_STATE_WAIT_API)
1168                 goto out;
1169         ret = -EFAULT;
1170         if (copy_from_user(&uffdio_api, buf, sizeof(uffdio_api)))
1171                 goto out;
1172         if (uffdio_api.api != UFFD_API || uffdio_api.features) {
1173                 memset(&uffdio_api, 0, sizeof(uffdio_api));
1174                 if (copy_to_user(buf, &uffdio_api, sizeof(uffdio_api)))
1175                         goto out;
1176                 ret = -EINVAL;
1177                 goto out;
1178         }
1179         uffdio_api.features = UFFD_API_FEATURES;
1180         uffdio_api.ioctls = UFFD_API_IOCTLS;
1181         ret = -EFAULT;
1182         if (copy_to_user(buf, &uffdio_api, sizeof(uffdio_api)))
1183                 goto out;
1184         ctx->state = UFFD_STATE_RUNNING;
1185         ret = 0;
1186 out:
1187         return ret;
1188 }
1189
1190 static long userfaultfd_ioctl(struct file *file, unsigned cmd,
1191                               unsigned long arg)
1192 {
1193         int ret = -EINVAL;
1194         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
1195
1196         if (cmd != UFFDIO_API && ctx->state == UFFD_STATE_WAIT_API)
1197                 return -EINVAL;
1198
1199         switch(cmd) {
1200         case UFFDIO_API:
1201                 ret = userfaultfd_api(ctx, arg);
1202                 break;
1203         case UFFDIO_REGISTER:
1204                 ret = userfaultfd_register(ctx, arg);
1205                 break;
1206         case UFFDIO_UNREGISTER:
1207                 ret = userfaultfd_unregister(ctx, arg);
1208                 break;
1209         case UFFDIO_WAKE:
1210                 ret = userfaultfd_wake(ctx, arg);
1211                 break;
1212         case UFFDIO_COPY:
1213                 ret = userfaultfd_copy(ctx, arg);
1214                 break;
1215         case UFFDIO_ZEROPAGE:
1216                 ret = userfaultfd_zeropage(ctx, arg);
1217                 break;
1218         }
1219         return ret;
1220 }
1221
1222 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1223 static void userfaultfd_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *f)
1224 {
1225         struct userfaultfd_ctx *ctx = f->private_data;
1226         wait_queue_t *wq;
1227         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
1228         unsigned long pending = 0, total = 0;
1229
1230         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
1231         list_for_each_entry(wq, &ctx->fault_pending_wqh.task_list, task_list) {
1232                 uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
1233                 pending++;
1234                 total++;
1235         }
1236         list_for_each_entry(wq, &ctx->fault_wqh.task_list, task_list) {
1237                 uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
1238                 total++;
1239         }
1240         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
1241
1242         /*
1243          * If more protocols will be added, there will be all shown
1244          * separated by a space. Like this:
1245          *      protocols: aa:... bb:...
1246          */
1247         seq_printf(m, "pending:\t%lu\ntotal:\t%lu\nAPI:\t%Lx:%x:%Lx\n",
1248                    pending, total, UFFD_API, UFFD_API_FEATURES,
1249                    UFFD_API_IOCTLS|UFFD_API_RANGE_IOCTLS);
1250 }
1251 #endif
1252
1253 static const struct file_operations userfaultfd_fops = {
1254 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1255         .show_fdinfo    = userfaultfd_show_fdinfo,
1256 #endif
1257         .release        = userfaultfd_release,
1258         .poll           = userfaultfd_poll,
1259         .read           = userfaultfd_read,
1260         .unlocked_ioctl = userfaultfd_ioctl,
1261         .compat_ioctl   = userfaultfd_ioctl,
1262         .llseek         = noop_llseek,
1263 };
1264
1265 static void init_once_userfaultfd_ctx(void *mem)
1266 {
1267         struct userfaultfd_ctx *ctx = (struct userfaultfd_ctx *) mem;
1268
1269         init_waitqueue_head(&ctx->fault_pending_wqh);
1270         init_waitqueue_head(&ctx->fault_wqh);
1271         init_waitqueue_head(&ctx->fd_wqh);
1272         seqcount_init(&ctx->refile_seq);
1273 }
1274
1275 /**
1276  * userfaultfd_file_create - Creates an userfaultfd file pointer.
1277  * @flags: Flags for the userfaultfd file.
1278  *
1279  * This function creates an userfaultfd file pointer, w/out installing
1280  * it into the fd table. This is useful when the userfaultfd file is
1281  * used during the initialization of data structures that require
1282  * extra setup after the userfaultfd creation. So the userfaultfd
1283  * creation is split into the file pointer creation phase, and the
1284  * file descriptor installation phase.  In this way races with
1285  * userspace closing the newly installed file descriptor can be
1286  * avoided.  Returns an userfaultfd file pointer, or a proper error
1287  * pointer.
1288  */
1289 static struct file *userfaultfd_file_create(int flags)
1290 {
1291         struct file *file;
1292         struct userfaultfd_ctx *ctx;
1293
1294         BUG_ON(!current->mm);
1295
1296         /* Check the UFFD_* constants for consistency.  */
1297         BUILD_BUG_ON(UFFD_CLOEXEC != O_CLOEXEC);
1298         BUILD_BUG_ON(UFFD_NONBLOCK != O_NONBLOCK);
1299
1300         file = ERR_PTR(-EINVAL);
1301         if (flags & ~UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS)
1302                 goto out;
1303
1304         file = ERR_PTR(-ENOMEM);
1305         ctx = kmem_cache_alloc(userfaultfd_ctx_cachep, GFP_KERNEL);
1306         if (!ctx)
1307                 goto out;
1308
1309         atomic_set(&ctx->refcount, 1);
1310         ctx->flags = flags;
1311         ctx->state = UFFD_STATE_WAIT_API;
1312         ctx->released = false;
1313         ctx->mm = current->mm;
1314         /* prevent the mm struct to be freed */
1315         atomic_inc(&ctx->mm->mm_count);
1316
1317         file = anon_inode_getfile("[userfaultfd]", &userfaultfd_fops, ctx,
1318                                   O_RDWR | (flags & UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS));
1319         if (IS_ERR(file)) {
1320                 mmdrop(ctx->mm);
1321                 kmem_cache_free(userfaultfd_ctx_cachep, ctx);
1322         }
1323 out:
1324         return file;
1325 }
1326
1327 SYSCALL_DEFINE1(userfaultfd, int, flags)
1328 {
1329         int fd, error;
1330         struct file *file;
1331
1332         error = get_unused_fd_flags(flags & UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS);
1333         if (error < 0)
1334                 return error;
1335         fd = error;
1336
1337         file = userfaultfd_file_create(flags);
1338         if (IS_ERR(file)) {
1339                 error = PTR_ERR(file);
1340                 goto err_put_unused_fd;
1341         }
1342         fd_install(fd, file);
1343
1344         return fd;
1345
1346 err_put_unused_fd:
1347         put_unused_fd(fd);
1348
1349         return error;
1350 }
1351
1352 static int __init userfaultfd_init(void)
1353 {
1354         userfaultfd_ctx_cachep = kmem_cache_create("userfaultfd_ctx_cache",
1355                                                 sizeof(struct userfaultfd_ctx),
1356                                                 0,
1357                                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,
1358                                                 init_once_userfaultfd_ctx);
1359         return 0;
1360 }
1361 __initcall(userfaultfd_init);