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 fault_env *fe, unsigned long reason)
 261 {
 262         struct mm_struct *mm = fe->vma->vm_mm;
 263         struct userfaultfd_ctx *ctx;
 264         struct userfaultfd_wait_queue uwq;
 265         int ret;
 266         bool must_wait, return_to_userland;
 267
 268         BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
 269
 270         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
 271         ctx = fe->vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx;
 272         if (!ctx)
 273                 goto out;
 274
 275         BUG_ON(ctx->mm != mm);
 276
 277         VM_BUG_ON(reason & ~(VM_UFFD_MISSING|VM_UFFD_WP));
 278         VM_BUG_ON(!(reason & VM_UFFD_MISSING) ^ !!(reason & VM_UFFD_WP));
 279
 280         /*
 281          * If it's already released don't get it. This avoids to loop
 282          * in __get_user_pages if userfaultfd_release waits on the
 283          * caller of handle_userfault to release the mmap_sem.
 284          */
 285         if (unlikely(ACCESS_ONCE(ctx->released)))
 286                 goto out;
 287
 288         /*
 289          * We don't do userfault handling for the final child pid update.
 290          */
 291         if (current->flags & PF_EXITING)
 292                 goto out;
 293
 294         /*
 295          * Check that we can return VM_FAULT_RETRY.
 296          *
 297          * NOTE: it should become possible to return VM_FAULT_RETRY
 298          * even if FAULT_FLAG_TRIED is set without leading to gup()
 299          * -EBUSY failures, if the userfaultfd is to be extended for
 300          * VM_UFFD_WP tracking and we intend to arm the userfault
 301          * without first stopping userland access to the memory. For
 302          * VM_UFFD_MISSING userfaults this is enough for now.
 303          */
 304         if (unlikely(!(fe->flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY))) {
 305                 /*
 306                  * Validate the invariant that nowait must allow retry
 307                  * to be sure not to return SIGBUS erroneously on
 308                  * nowait invocations.
 309                  */
 310                 BUG_ON(fe->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
 311 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 312                 if (printk_ratelimit()) {
 313                         printk(KERN_WARNING
 314                                "FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY missing %x\n", fe->flags);
 315                         dump_stack();
 316                 }
 317 #endif
 318                 goto out;
 319         }
 320
 321         /*
 322          * Handle nowait, not much to do other than tell it to retry
 323          * and wait.
 324          */
 325         ret = VM_FAULT_RETRY;
 326         if (fe->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
 327                 goto out;
 328
 329         /* take the reference before dropping the mmap_sem */
 330         userfaultfd_ctx_get(ctx);
 331
 332         init_waitqueue_func_entry(&uwq.wq, userfaultfd_wake_function);
 333         uwq.wq.private = current;
 334         uwq.msg = userfault_msg(fe->address, fe->flags, reason);
 335         uwq.ctx = ctx;
 336
 337         return_to_userland =
 338                 (fe->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, fe->address, fe->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 = 0;
 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
 435         ACCESS_ONCE(ctx->released) = true;
 436
 437         if (!mmget_not_zero(mm))
 438                 goto wakeup;
 439
 440         /*
 441          * Flush page faults out of all CPUs. NOTE: all page faults
 442          * must be retried without returning VM_FAULT_SIGBUS if
 443          * userfaultfd_ctx_get() succeeds but vma->vma_userfault_ctx
 444          * changes while handle_userfault released the mmap_sem. So
 445          * it's critical that released is set to true (above), before
 446          * taking the mmap_sem for writing.
 447          */
 448         down_write(&mm->mmap_sem);
 449         prev = NULL;
 450         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
 451                 cond_resched();
 452                 BUG_ON(!!vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 453                        !!(vma->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 454                 if (vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx) {
 455                         prev = vma;
 456                         continue;
 457                 }
 458                 new_flags = vma->vm_flags & ~(VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP);
 459                 prev = vma_merge(mm, prev, vma->vm_start, vma->vm_end,
 460                                  new_flags, vma->anon_vma,
 461                                  vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 462                                  vma_policy(vma),
 463                                  NULL_VM_UFFD_CTX);
 464                 if (prev)
 465                         vma = prev;
 466                 else
 467                         prev = vma;
 468                 vma->vm_flags = new_flags;
 469                 vma->vm_userfaultfd_ctx = NULL_VM_UFFD_CTX;
 470         }
 471         up_write(&mm->mmap_sem);
 472         mmput(mm);
 473 wakeup:
 474         /*
 475          * After no new page faults can wait on this fault_*wqh, flush
 476          * the last page faults that may have been already waiting on
 477          * the fault_*wqh.
 478          */
 479         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 480         __wake_up_locked_key(&ctx->fault_pending_wqh, TASK_NORMAL, &range);
 481         __wake_up_locked_key(&ctx->fault_wqh, TASK_NORMAL, &range);
 482         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 483
 484         wake_up_poll(&ctx->fd_wqh, POLLHUP);
 485         userfaultfd_ctx_put(ctx);
 486         return 0;
 487 }
 488
 489 /* fault_pending_wqh.lock must be hold by the caller */
 490 static inline struct userfaultfd_wait_queue *find_userfault(
 491         struct userfaultfd_ctx *ctx)
 492 {
 493         wait_queue_t *wq;
 494         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
 495
 496         VM_BUG_ON(!spin_is_locked(&ctx->fault_pending_wqh.lock));
 497
 498         uwq = NULL;
 499         if (!waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 500                 goto out;
 501         /* walk in reverse to provide FIFO behavior to read userfaults */
 502         wq = list_last_entry(&ctx->fault_pending_wqh.task_list,
 503                              typeof(*wq), task_list);
 504         uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
 505 out:
 506         return uwq;
 507 }
 508
 509 static unsigned int userfaultfd_poll(struct file *file, poll_table *wait)
 510 {
 511         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 512         unsigned int ret;
 513
 514         poll_wait(file, &ctx->fd_wqh, wait);
 515
 516         switch (ctx->state) {
 517         case UFFD_STATE_WAIT_API:
 518                 return POLLERR;
 519         case UFFD_STATE_RUNNING:
 520                 /*
 521                  * poll() never guarantees that read won't block.
 522                  * userfaults can be waken before they're read().
 523                  */
 524                 if (unlikely(!(file->f_flags & O_NONBLOCK)))
 525                         return POLLERR;
 526                 /*
 527                  * lockless access to see if there are pending faults
 528                  * __pollwait last action is the add_wait_queue but
 529                  * the spin_unlock would allow the waitqueue_active to
 530                  * pass above the actual list_add inside
 531                  * add_wait_queue critical section. So use a full
 532                  * memory barrier to serialize the list_add write of
 533                  * add_wait_queue() with the waitqueue_active read
 534                  * below.
 535                  */
 536                 ret = 0;
 537                 smp_mb();
 538                 if (waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 539                         ret = POLLIN;
 540                 return ret;
 541         default:
 542                 BUG();
 543         }
 544 }
 545
 546 static ssize_t userfaultfd_ctx_read(struct userfaultfd_ctx *ctx, int no_wait,
 547                                     struct uffd_msg *msg)
 548 {
 549         ssize_t ret;
 550         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 551         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
 552
 553         /* always take the fd_wqh lock before the fault_pending_wqh lock */
 554         spin_lock(&ctx->fd_wqh.lock);
 555         __add_wait_queue(&ctx->fd_wqh, &wait);
 556         for (;;) {
 557                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 558                 spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 559                 uwq = find_userfault(ctx);
 560                 if (uwq) {
 561                         /*
 562                          * Use a seqcount to repeat the lockless check
 563                          * in wake_userfault() to avoid missing
 564                          * wakeups because during the refile both
 565                          * waitqueue could become empty if this is the
 566                          * only userfault.
 567                          */
 568                         write_seqcount_begin(&ctx->refile_seq);
 569
 570                         /*
 571                          * The fault_pending_wqh.lock prevents the uwq
 572                          * to disappear from under us.
 573                          *
 574                          * Refile this userfault from
 575                          * fault_pending_wqh to fault_wqh, it's not
 576                          * pending anymore after we read it.
 577                          *
 578                          * Use list_del() by hand (as
 579                          * userfaultfd_wake_function also uses
 580                          * list_del_init() by hand) to be sure nobody
 581                          * changes __remove_wait_queue() to use
 582                          * list_del_init() in turn breaking the
 583                          * !list_empty_careful() check in
 584                          * handle_userfault(). The uwq->wq.task_list
 585                          * must never be empty at any time during the
 586                          * refile, or the waitqueue could disappear
 587                          * from under us. The "wait_queue_head_t"
 588                          * parameter of __remove_wait_queue() is unused
 589                          * anyway.
 590                          */
 591                         list_del(&uwq->wq.task_list);
 592                         __add_wait_queue(&ctx->fault_wqh, &uwq->wq);
 593
 594                         write_seqcount_end(&ctx->refile_seq);
 595
 596                         /* careful to always initialize msg if ret == 0 */
 597                         *msg = uwq->msg;
 598                         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 599                         ret = 0;
 600                         break;
 601                 }
 602                 spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 603                 if (signal_pending(current)) {
 604                         ret = -ERESTARTSYS;
 605                         break;
 606                 }
 607                 if (no_wait) {
 608                         ret = -EAGAIN;
 609                         break;
 610                 }
 611                 spin_unlock(&ctx->fd_wqh.lock);
 612                 schedule();
 613                 spin_lock(&ctx->fd_wqh.lock);
 614         }
 615         __remove_wait_queue(&ctx->fd_wqh, &wait);
 616         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 617         spin_unlock(&ctx->fd_wqh.lock);
 618
 619         return ret;
 620 }
 621
 622 static ssize_t userfaultfd_read(struct file *file, char __user *buf,
 623                                 size_t count, loff_t *ppos)
 624 {
 625         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 626         ssize_t _ret, ret = 0;
 627         struct uffd_msg msg;
 628         int no_wait = file->f_flags & O_NONBLOCK;
 629
 630         if (ctx->state == UFFD_STATE_WAIT_API)
 631                 return -EINVAL;
 632
 633         for (;;) {
 634                 if (count < sizeof(msg))
 635                         return ret ? ret : -EINVAL;
 636                 _ret = userfaultfd_ctx_read(ctx, no_wait, &msg);
 637                 if (_ret < 0)
 638                         return ret ? ret : _ret;
 639                 if (copy_to_user((__u64 __user *) buf, &msg, sizeof(msg)))
 640                         return ret ? ret : -EFAULT;
 641                 ret += sizeof(msg);
 642                 buf += sizeof(msg);
 643                 count -= sizeof(msg);
 644                 /*
 645                  * Allow to read more than one fault at time but only
 646                  * block if waiting for the very first one.
 647                  */
 648                 no_wait = O_NONBLOCK;
 649         }
 650 }
 651
 652 static void __wake_userfault(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 653                              struct userfaultfd_wake_range *range)
 654 {
 655         unsigned long start, end;
 656
 657         start = range->start;
 658         end = range->start + range->len;
 659
 660         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 661         /* wake all in the range and autoremove */
 662         if (waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 663                 __wake_up_locked_key(&ctx->fault_pending_wqh, TASK_NORMAL,
 664                                      range);
 665         if (waitqueue_active(&ctx->fault_wqh))
 666                 __wake_up_locked_key(&ctx->fault_wqh, TASK_NORMAL, range);
 667         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 668 }
 669
 670 static __always_inline void wake_userfault(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 671                                            struct userfaultfd_wake_range *range)
 672 {
 673         unsigned seq;
 674         bool need_wakeup;
 675
 676         /*
 677          * To be sure waitqueue_active() is not reordered by the CPU
 678          * before the pagetable update, use an explicit SMP memory
 679          * barrier here. PT lock release or up_read(mmap_sem) still
 680          * have release semantics that can allow the
 681          * waitqueue_active() to be reordered before the pte update.
 682          */
 683         smp_mb();
 684
 685         /*
 686          * Use waitqueue_active because it's very frequent to
 687          * change the address space atomically even if there are no
 688          * userfaults yet. So we take the spinlock only when we're
 689          * sure we've userfaults to wake.
 690          */
 691         do {
 692                 seq = read_seqcount_begin(&ctx->refile_seq);
 693                 need_wakeup = waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh) ||
 694                         waitqueue_active(&ctx->fault_wqh);
 695                 cond_resched();
 696         } while (read_seqcount_retry(&ctx->refile_seq, seq));
 697         if (need_wakeup)
 698                 __wake_userfault(ctx, range);
 699 }
 700
 701 static __always_inline int validate_range(struct mm_struct *mm,
 702                                           __u64 start, __u64 len)
 703 {
 704         __u64 task_size = mm->task_size;
 705
 706         if (start & ~PAGE_MASK)
 707                 return -EINVAL;
 708         if (len & ~PAGE_MASK)
 709                 return -EINVAL;
 710         if (!len)
 711                 return -EINVAL;
 712         if (start < mmap_min_addr)
 713                 return -EINVAL;
 714         if (start >= task_size)
 715                 return -EINVAL;
 716         if (len > task_size - start)
 717                 return -EINVAL;
 718         return 0;
 719 }
 720
 721 static int userfaultfd_register(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 722                                 unsigned long arg)
 723 {
 724         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 725         struct vm_area_struct *vma, *prev, *cur;
 726         int ret;
 727         struct uffdio_register uffdio_register;
 728         struct uffdio_register __user *user_uffdio_register;
 729         unsigned long vm_flags, new_flags;
 730         bool found;
 731         unsigned long start, end, vma_end;
 732
 733         user_uffdio_register = (struct uffdio_register __user *) arg;
 734
 735         ret = -EFAULT;
 736         if (copy_from_user(&uffdio_register, user_uffdio_register,
 737                            sizeof(uffdio_register)-sizeof(__u64)))
 738                 goto out;
 739
 740         ret = -EINVAL;
 741         if (!uffdio_register.mode)
 742                 goto out;
 743         if (uffdio_register.mode & ~(UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING|
 744                                      UFFDIO_REGISTER_MODE_WP))
 745                 goto out;
 746         vm_flags = 0;
 747         if (uffdio_register.mode & UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING)
 748                 vm_flags |= VM_UFFD_MISSING;
 749         if (uffdio_register.mode & UFFDIO_REGISTER_MODE_WP) {
 750                 vm_flags |= VM_UFFD_WP;
 751                 /*
 752                  * FIXME: remove the below error constraint by
 753                  * implementing the wprotect tracking mode.
 754                  */
 755                 ret = -EINVAL;
 756                 goto out;
 757         }
 758
 759         ret = validate_range(mm, uffdio_register.range.start,
 760                              uffdio_register.range.len);
 761         if (ret)
 762                 goto out;
 763
 764         start = uffdio_register.range.start;
 765         end = start + uffdio_register.range.len;
 766
 767         ret = -ENOMEM;
 768         if (!mmget_not_zero(mm))
 769                 goto out;
 770
 771         down_write(&mm->mmap_sem);
 772         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
 773         if (!vma)
 774                 goto out_unlock;
 775
 776         /* check that there's at least one vma in the range */
 777         ret = -EINVAL;
 778         if (vma->vm_start >= end)
 779                 goto out_unlock;
 780
 781         /*
 782          * Search for not compatible vmas.
 783          *
 784          * FIXME: this shall be relaxed later so that it doesn't fail
 785          * on tmpfs backed vmas (in addition to the current allowance
 786          * on anonymous vmas).
 787          */
 788         found = false;
 789         for (cur = vma; cur && cur->vm_start < end; cur = cur->vm_next) {
 790                 cond_resched();
 791
 792                 BUG_ON(!!cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 793                        !!(cur->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 794
 795                 /* check not compatible vmas */
 796                 ret = -EINVAL;
 797                 if (cur->vm_ops)
 798                         goto out_unlock;
 799
 800                 /*
 801                  * Check that this vma isn't already owned by a
 802                  * different userfaultfd. We can't allow more than one
 803                  * userfaultfd to own a single vma simultaneously or we
 804                  * wouldn't know which one to deliver the userfaults to.
 805                  */
 806                 ret = -EBUSY;
 807                 if (cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx &&
 808                     cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx)
 809                         goto out_unlock;
 810
 811                 found = true;
 812         }
 813         BUG_ON(!found);
 814
 815         if (vma->vm_start < start)
 816                 prev = vma;
 817
 818         ret = 0;
 819         do {
 820                 cond_resched();
 821
 822                 BUG_ON(vma->vm_ops);
 823                 BUG_ON(vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx &&
 824                        vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx);
 825
 826                 /*
 827                  * Nothing to do: this vma is already registered into this
 828                  * userfaultfd and with the right tracking mode too.
 829                  */
 830                 if (vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx == ctx &&
 831                     (vma->vm_flags & vm_flags) == vm_flags)
 832                         goto skip;
 833
 834                 if (vma->vm_start > start)
 835                         start = vma->vm_start;
 836                 vma_end = min(end, vma->vm_end);
 837
 838                 new_flags = (vma->vm_flags & ~vm_flags) | vm_flags;
 839                 prev = vma_merge(mm, prev, start, vma_end, new_flags,
 840                                  vma->anon_vma, vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 841                                  vma_policy(vma),
 842                                  ((struct vm_userfaultfd_ctx){ ctx }));
 843                 if (prev) {
 844                         vma = prev;
 845                         goto next;
 846                 }
 847                 if (vma->vm_start < start) {
 848                         ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 849                         if (ret)
 850                                 break;
 851                 }
 852                 if (vma->vm_end > end) {
 853                         ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 854                         if (ret)
 855                                 break;
 856                 }
 857         next:
 858                 /*
 859                  * In the vma_merge() successful mprotect-like case 8:
 860                  * the next vma was merged into the current one and
 861                  * the current one has not been updated yet.
 862                  */
 863                 vma->vm_flags = new_flags;
 864                 vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx = ctx;
 865
 866         skip:
 867                 prev = vma;
 868                 start = vma->vm_end;
 869                 vma = vma->vm_next;
 870         } while (vma && vma->vm_start < end);
 871 out_unlock:
 872         up_write(&mm->mmap_sem);
 873         mmput(mm);
 874         if (!ret) {
 875                 /*
 876                  * Now that we scanned all vmas we can already tell
 877                  * userland which ioctls methods are guaranteed to
 878                  * succeed on this range.
 879                  */
 880                 if (put_user(UFFD_API_RANGE_IOCTLS,
 881                              &user_uffdio_register->ioctls))
 882                         ret = -EFAULT;
 883         }
 884 out:
 885         return ret;
 886 }
 887
 888 static int userfaultfd_unregister(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 889                                   unsigned long arg)
 890 {
 891         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 892         struct vm_area_struct *vma, *prev, *cur;
 893         int ret;
 894         struct uffdio_range uffdio_unregister;
 895         unsigned long new_flags;
 896         bool found;
 897         unsigned long start, end, vma_end;
 898         const void __user *buf = (void __user *)arg;
 899
 900         ret = -EFAULT;
 901         if (copy_from_user(&uffdio_unregister, buf, sizeof(uffdio_unregister)))
 902                 goto out;
 903
 904         ret = validate_range(mm, uffdio_unregister.start,
 905                              uffdio_unregister.len);
 906         if (ret)
 907                 goto out;
 908
 909         start = uffdio_unregister.start;
 910         end = start + uffdio_unregister.len;
 911
 912         ret = -ENOMEM;
 913         if (!mmget_not_zero(mm))
 914                 goto out;
 915
 916         down_write(&mm->mmap_sem);
 917         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
 918         if (!vma)
 919                 goto out_unlock;
 920
 921         /* check that there's at least one vma in the range */
 922         ret = -EINVAL;
 923         if (vma->vm_start >= end)
 924                 goto out_unlock;
 925
 926         /*
 927          * Search for not compatible vmas.
 928          *
 929          * FIXME: this shall be relaxed later so that it doesn't fail
 930          * on tmpfs backed vmas (in addition to the current allowance
 931          * on anonymous vmas).
 932          */
 933         found = false;
 934         ret = -EINVAL;
 935         for (cur = vma; cur && cur->vm_start < end; cur = cur->vm_next) {
 936                 cond_resched();
 937
 938                 BUG_ON(!!cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 939                        !!(cur->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 940
 941                 /*
 942                  * Check not compatible vmas, not strictly required
 943                  * here as not compatible vmas cannot have an
 944                  * userfaultfd_ctx registered on them, but this
 945                  * provides for more strict behavior to notice
 946                  * unregistration errors.
 947                  */
 948                 if (cur->vm_ops)
 949                         goto out_unlock;
 950
 951                 found = true;
 952         }
 953         BUG_ON(!found);
 954
 955         if (vma->vm_start < start)
 956                 prev = vma;
 957
 958         ret = 0;
 959         do {
 960                 cond_resched();
 961
 962                 BUG_ON(vma->vm_ops);
 963
 964                 /*
 965                  * Nothing to do: this vma is already registered into this
 966                  * userfaultfd and with the right tracking mode too.
 967                  */
 968                 if (!vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx)
 969                         goto skip;
 970
 971                 if (vma->vm_start > start)
 972                         start = vma->vm_start;
 973                 vma_end = min(end, vma->vm_end);
 974
 975                 new_flags = vma->vm_flags & ~(VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP);
 976                 prev = vma_merge(mm, prev, start, vma_end, new_flags,
 977                                  vma->anon_vma, vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 978                                  vma_policy(vma),
 979                                  NULL_VM_UFFD_CTX);
 980                 if (prev) {
 981                         vma = prev;
 982                         goto next;
 983                 }
 984                 if (vma->vm_start < start) {
 985                         ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 986                         if (ret)
 987                                 break;
 988                 }
 989                 if (vma->vm_end > end) {
 990                         ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 991                         if (ret)
 992                                 break;
 993                 }
 994         next:
 995                 /*
 996                  * In the vma_merge() successful mprotect-like case 8:
 997                  * the next vma was merged into the current one and
 998                  * the current one has not been updated yet.
 999                  */
1000                 vma->vm_flags = new_flags;
1001                 vma->vm_userfaultfd_ctx = NULL_VM_UFFD_CTX;
1002
1003         skip:
1004                 prev = vma;
1005                 start = vma->vm_end;
1006                 vma = vma->vm_next;
1007         } while (vma && vma->vm_start < end);
1008 out_unlock:
1009         up_write(&mm->mmap_sem);
1010         mmput(mm);
1011 out:
1012         return ret;
1013 }
1014
1015 /*
1016  * userfaultfd_wake may be used in combination with the
1017  * UFFDIO_*_MODE_DONTWAKE to wakeup userfaults in batches.
1018  */
1019 static int userfaultfd_wake(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1020                             unsigned long arg)
1021 {
1022         int ret;
1023         struct uffdio_range uffdio_wake;
1024         struct userfaultfd_wake_range range;
1025         const void __user *buf = (void __user *)arg;
1026
1027         ret = -EFAULT;
1028         if (copy_from_user(&uffdio_wake, buf, sizeof(uffdio_wake)))
1029                 goto out;
1030
1031         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_wake.start, uffdio_wake.len);
1032         if (ret)
1033                 goto out;
1034
1035         range.start = uffdio_wake.start;
1036         range.len = uffdio_wake.len;
1037
1038         /*
1039          * len == 0 means wake all and we don't want to wake all here,
1040          * so check it again to be sure.
1041          */
1042         VM_BUG_ON(!range.len);
1043
1044         wake_userfault(ctx, &range);
1045         ret = 0;
1046
1047 out:
1048         return ret;
1049 }
1050
1051 static int userfaultfd_copy(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1052                             unsigned long arg)
1053 {
1054         __s64 ret;
1055         struct uffdio_copy uffdio_copy;
1056         struct uffdio_copy __user *user_uffdio_copy;
1057         struct userfaultfd_wake_range range;
1058
1059         user_uffdio_copy = (struct uffdio_copy __user *) arg;
1060
1061         ret = -EFAULT;
1062         if (copy_from_user(&uffdio_copy, user_uffdio_copy,
1063                            /* don't copy "copy" last field */
1064                            sizeof(uffdio_copy)-sizeof(__s64)))
1065                 goto out;
1066
1067         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_copy.dst, uffdio_copy.len);
1068         if (ret)
1069                 goto out;
1070         /*
1071          * double check for wraparound just in case. copy_from_user()
1072          * will later check uffdio_copy.src + uffdio_copy.len to fit
1073          * in the userland range.
1074          */
1075         ret = -EINVAL;
1076         if (uffdio_copy.src + uffdio_copy.len <= uffdio_copy.src)
1077                 goto out;
1078         if (uffdio_copy.mode & ~UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE)
1079                 goto out;
1080         if (mmget_not_zero(ctx->mm)) {
1081                 ret = mcopy_atomic(ctx->mm, uffdio_copy.dst, uffdio_copy.src,
1082                                    uffdio_copy.len);
1083                 mmput(ctx->mm);
1084         }
1085         if (unlikely(put_user(ret, &user_uffdio_copy->copy)))
1086                 return -EFAULT;
1087         if (ret < 0)
1088                 goto out;
1089         BUG_ON(!ret);
1090         /* len == 0 would wake all */
1091         range.len = ret;
1092         if (!(uffdio_copy.mode & UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE)) {
1093                 range.start = uffdio_copy.dst;
1094                 wake_userfault(ctx, &range);
1095         }
1096         ret = range.len == uffdio_copy.len ? 0 : -EAGAIN;
1097 out:
1098         return ret;
1099 }
1100
1101 static int userfaultfd_zeropage(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1102                                 unsigned long arg)
1103 {
1104         __s64 ret;
1105         struct uffdio_zeropage uffdio_zeropage;
1106         struct uffdio_zeropage __user *user_uffdio_zeropage;
1107         struct userfaultfd_wake_range range;
1108
1109         user_uffdio_zeropage = (struct uffdio_zeropage __user *) arg;
1110
1111         ret = -EFAULT;
1112         if (copy_from_user(&uffdio_zeropage, user_uffdio_zeropage,
1113                            /* don't copy "zeropage" last field */
1114                            sizeof(uffdio_zeropage)-sizeof(__s64)))
1115                 goto out;
1116
1117         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_zeropage.range.start,
1118                              uffdio_zeropage.range.len);
1119         if (ret)
1120                 goto out;
1121         ret = -EINVAL;
1122         if (uffdio_zeropage.mode & ~UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE)
1123                 goto out;
1124
1125         if (mmget_not_zero(ctx->mm)) {
1126                 ret = mfill_zeropage(ctx->mm, uffdio_zeropage.range.start,
1127                                      uffdio_zeropage.range.len);
1128                 mmput(ctx->mm);
1129         }
1130         if (unlikely(put_user(ret, &user_uffdio_zeropage->zeropage)))
1131                 return -EFAULT;
1132         if (ret < 0)
1133                 goto out;
1134         /* len == 0 would wake all */
1135         BUG_ON(!ret);
1136         range.len = ret;
1137         if (!(uffdio_zeropage.mode & UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE)) {
1138                 range.start = uffdio_zeropage.range.start;
1139                 wake_userfault(ctx, &range);
1140         }
1141         ret = range.len == uffdio_zeropage.range.len ? 0 : -EAGAIN;
1142 out:
1143         return ret;
1144 }
1145
1146 /*
1147  * userland asks for a certain API version and we return which bits
1148  * and ioctl commands are implemented in this kernel for such API
1149  * version or -EINVAL if unknown.
1150  */
1151 static int userfaultfd_api(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1152                            unsigned long arg)
1153 {
1154         struct uffdio_api uffdio_api;
1155         void __user *buf = (void __user *)arg;
1156         int ret;
1157
1158         ret = -EINVAL;
1159         if (ctx->state != UFFD_STATE_WAIT_API)
1160                 goto out;
1161         ret = -EFAULT;
1162         if (copy_from_user(&uffdio_api, buf, sizeof(uffdio_api)))
1163                 goto out;
1164         if (uffdio_api.api != UFFD_API || uffdio_api.features) {
1165                 memset(&uffdio_api, 0, sizeof(uffdio_api));
1166                 if (copy_to_user(buf, &uffdio_api, sizeof(uffdio_api)))
1167                         goto out;
1168                 ret = -EINVAL;
1169                 goto out;
1170         }
1171         uffdio_api.features = UFFD_API_FEATURES;
1172         uffdio_api.ioctls = UFFD_API_IOCTLS;
1173         ret = -EFAULT;
1174         if (copy_to_user(buf, &uffdio_api, sizeof(uffdio_api)))
1175                 goto out;
1176         ctx->state = UFFD_STATE_RUNNING;
1177         ret = 0;
1178 out:
1179         return ret;
1180 }
1181
1182 static long userfaultfd_ioctl(struct file *file, unsigned cmd,
1183                               unsigned long arg)
1184 {
1185         int ret = -EINVAL;
1186         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
1187
1188         if (cmd != UFFDIO_API && ctx->state == UFFD_STATE_WAIT_API)
1189                 return -EINVAL;
1190
1191         switch(cmd) {
1192         case UFFDIO_API:
1193                 ret = userfaultfd_api(ctx, arg);
1194                 break;
1195         case UFFDIO_REGISTER:
1196                 ret = userfaultfd_register(ctx, arg);
1197                 break;
1198         case UFFDIO_UNREGISTER:
1199                 ret = userfaultfd_unregister(ctx, arg);
1200                 break;
1201         case UFFDIO_WAKE:
1202                 ret = userfaultfd_wake(ctx, arg);
1203                 break;
1204         case UFFDIO_COPY:
1205                 ret = userfaultfd_copy(ctx, arg);
1206                 break;
1207         case UFFDIO_ZEROPAGE:
1208                 ret = userfaultfd_zeropage(ctx, arg);
1209                 break;
1210         }
1211         return ret;
1212 }
1213
1214 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1215 static void userfaultfd_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *f)
1216 {
1217         struct userfaultfd_ctx *ctx = f->private_data;
1218         wait_queue_t *wq;
1219         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
1220         unsigned long pending = 0, total = 0;
1221
1222         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
1223         list_for_each_entry(wq, &ctx->fault_pending_wqh.task_list, task_list) {
1224                 uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
1225                 pending++;
1226                 total++;
1227         }
1228         list_for_each_entry(wq, &ctx->fault_wqh.task_list, task_list) {
1229                 uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
1230                 total++;
1231         }
1232         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
1233
1234         /*
1235          * If more protocols will be added, there will be all shown
1236          * separated by a space. Like this:
1237          *      protocols: aa:... bb:...
1238          */
1239         seq_printf(m, "pending:\t%lu\ntotal:\t%lu\nAPI:\t%Lx:%x:%Lx\n",
1240                    pending, total, UFFD_API, UFFD_API_FEATURES,
1241                    UFFD_API_IOCTLS|UFFD_API_RANGE_IOCTLS);
1242 }
1243 #endif
1244
1245 static const struct file_operations userfaultfd_fops = {
1246 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1247         .show_fdinfo    = userfaultfd_show_fdinfo,
1248 #endif
1249         .release        = userfaultfd_release,
1250         .poll           = userfaultfd_poll,
1251         .read           = userfaultfd_read,
1252         .unlocked_ioctl = userfaultfd_ioctl,
1253         .compat_ioctl   = userfaultfd_ioctl,
1254         .llseek         = noop_llseek,
1255 };
1256
1257 static void init_once_userfaultfd_ctx(void *mem)
1258 {
1259         struct userfaultfd_ctx *ctx = (struct userfaultfd_ctx *) mem;
1260
1261         init_waitqueue_head(&ctx->fault_pending_wqh);
1262         init_waitqueue_head(&ctx->fault_wqh);
1263         init_waitqueue_head(&ctx->fd_wqh);
1264         seqcount_init(&ctx->refile_seq);
1265 }
1266
1267 /**
1268  * userfaultfd_file_create - Creates an userfaultfd file pointer.
1269  * @flags: Flags for the userfaultfd file.
1270  *
1271  * This function creates an userfaultfd file pointer, w/out installing
1272  * it into the fd table. This is useful when the userfaultfd file is
1273  * used during the initialization of data structures that require
1274  * extra setup after the userfaultfd creation. So the userfaultfd
1275  * creation is split into the file pointer creation phase, and the
1276  * file descriptor installation phase.  In this way races with
1277  * userspace closing the newly installed file descriptor can be
1278  * avoided.  Returns an userfaultfd file pointer, or a proper error
1279  * pointer.
1280  */
1281 static struct file *userfaultfd_file_create(int flags)
1282 {
1283         struct file *file;
1284         struct userfaultfd_ctx *ctx;
1285
1286         BUG_ON(!current->mm);
1287
1288         /* Check the UFFD_* constants for consistency.  */
1289         BUILD_BUG_ON(UFFD_CLOEXEC != O_CLOEXEC);
1290         BUILD_BUG_ON(UFFD_NONBLOCK != O_NONBLOCK);
1291
1292         file = ERR_PTR(-EINVAL);
1293         if (flags & ~UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS)
1294                 goto out;
1295
1296         file = ERR_PTR(-ENOMEM);
1297         ctx = kmem_cache_alloc(userfaultfd_ctx_cachep, GFP_KERNEL);
1298         if (!ctx)
1299                 goto out;
1300
1301         atomic_set(&ctx->refcount, 1);
1302         ctx->flags = flags;
1303         ctx->state = UFFD_STATE_WAIT_API;
1304         ctx->released = false;
1305         ctx->mm = current->mm;
1306         /* prevent the mm struct to be freed */
1307         atomic_inc(&ctx->mm->mm_count);
1308
1309         file = anon_inode_getfile("[userfaultfd]", &userfaultfd_fops, ctx,
1310                                   O_RDWR | (flags & UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS));
1311         if (IS_ERR(file)) {
1312                 mmdrop(ctx->mm);
1313                 kmem_cache_free(userfaultfd_ctx_cachep, ctx);
1314         }
1315 out:
1316         return file;
1317 }
1318
1319 SYSCALL_DEFINE1(userfaultfd, int, flags)
1320 {
1321         int fd, error;
1322         struct file *file;
1323
1324         error = get_unused_fd_flags(flags & UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS);
1325         if (error < 0)
1326                 return error;
1327         fd = error;
1328
1329         file = userfaultfd_file_create(flags);
1330         if (IS_ERR(file)) {
1331                 error = PTR_ERR(file);
1332                 goto err_put_unused_fd;
1333         }
1334         fd_install(fd, file);
1335
1336         return fd;
1337
1338 err_put_unused_fd:
1339         put_unused_fd(fd);
1340
1341         return error;
1342 }
1343
1344 static int __init userfaultfd_init(void)
1345 {
1346         userfaultfd_ctx_cachep = kmem_cache_create("userfaultfd_ctx_cache",
1347                                                 sizeof(struct userfaultfd_ctx),
1348                                                 0,
1349                                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,
1350                                                 init_once_userfaultfd_ctx);
1351         return 0;
1352 }
1353 __initcall(userfaultfd_init);