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         bool waken;
  67 };
  68
  69 struct userfaultfd_wake_range {
  70         unsigned long start;
  71         unsigned long len;
  72 };
  73
  74 static int userfaultfd_wake_function(wait_queue_t *wq, unsigned mode,
  75                                      int wake_flags, void *key)
  76 {
  77         struct userfaultfd_wake_range *range = key;
  78         int ret;
  79         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
  80         unsigned long start, len;
  81
  82         uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
  83         ret = 0;
  84         /* len == 0 means wake all */
  85         start = range->start;
  86         len = range->len;
  87         if (len && (start > uwq->msg.arg.pagefault.address ||
  88                     start + len <= uwq->msg.arg.pagefault.address))
  89                 goto out;
  90         WRITE_ONCE(uwq->waken, true);
  91         /*
  92          * The implicit smp_mb__before_spinlock in try_to_wake_up()
  93          * renders uwq->waken visible to other CPUs before the task is
  94          * waken.
  95          */
  96         ret = wake_up_state(wq->private, mode);
  97         if (ret)
  98                 /*
  99                  * Wake only once, autoremove behavior.
 100                  *
 101                  * After the effect of list_del_init is visible to the
 102                  * other CPUs, the waitqueue may disappear from under
 103                  * us, see the !list_empty_careful() in
 104                  * handle_userfault(). try_to_wake_up() has an
 105                  * implicit smp_mb__before_spinlock, and the
 106                  * wq->private is read before calling the extern
 107                  * function "wake_up_state" (which in turns calls
 108                  * try_to_wake_up). While the spin_lock;spin_unlock;
 109                  * wouldn't be enough, the smp_mb__before_spinlock is
 110                  * enough to avoid an explicit smp_mb() here.
 111                  */
 112                 list_del_init(&wq->task_list);
 113 out:
 114         return ret;
 115 }
 116
 117 /**
 118  * userfaultfd_ctx_get - Acquires a reference to the internal userfaultfd
 119  * context.
 120  * @ctx: [in] Pointer to the userfaultfd context.
 121  *
 122  * Returns: In case of success, returns not zero.
 123  */
 124 static void userfaultfd_ctx_get(struct userfaultfd_ctx *ctx)
 125 {
 126         if (!atomic_inc_not_zero(&ctx->refcount))
 127                 BUG();
 128 }
 129
 130 /**
 131  * userfaultfd_ctx_put - Releases a reference to the internal userfaultfd
 132  * context.
 133  * @ctx: [in] Pointer to userfaultfd context.
 134  *
 135  * The userfaultfd context reference must have been previously acquired either
 136  * with userfaultfd_ctx_get() or userfaultfd_ctx_fdget().
 137  */
 138 static void userfaultfd_ctx_put(struct userfaultfd_ctx *ctx)
 139 {
 140         if (atomic_dec_and_test(&ctx->refcount)) {
 141                 VM_BUG_ON(spin_is_locked(&ctx->fault_pending_wqh.lock));
 142                 VM_BUG_ON(waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh));
 143                 VM_BUG_ON(spin_is_locked(&ctx->fault_wqh.lock));
 144                 VM_BUG_ON(waitqueue_active(&ctx->fault_wqh));
 145                 VM_BUG_ON(spin_is_locked(&ctx->fd_wqh.lock));
 146                 VM_BUG_ON(waitqueue_active(&ctx->fd_wqh));
 147                 mmdrop(ctx->mm);
 148                 kmem_cache_free(userfaultfd_ctx_cachep, ctx);
 149         }
 150 }
 151
 152 static inline void msg_init(struct uffd_msg *msg)
 153 {
 154         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct uffd_msg) != 32);
 155         /*
 156          * Must use memset to zero out the paddings or kernel data is
 157          * leaked to userland.
 158          */
 159         memset(msg, 0, sizeof(struct uffd_msg));
 160 }
 161
 162 static inline struct uffd_msg userfault_msg(unsigned long address,
 163                                             unsigned int flags,
 164                                             unsigned long reason)
 165 {
 166         struct uffd_msg msg;
 167         msg_init(&msg);
 168         msg.event = UFFD_EVENT_PAGEFAULT;
 169         msg.arg.pagefault.address = address;
 170         if (flags & FAULT_FLAG_WRITE)
 171                 /*
 172                  * If UFFD_FEATURE_PAGEFAULT_FLAG_WP was set in the
 173                  * uffdio_api.features and UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WRITE
 174                  * was not set in a UFFD_EVENT_PAGEFAULT, it means it
 175                  * was a read fault, otherwise if set it means it's
 176                  * a write fault.
 177                  */
 178                 msg.arg.pagefault.flags |= UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WRITE;
 179         if (reason & VM_UFFD_WP)
 180                 /*
 181                  * If UFFD_FEATURE_PAGEFAULT_FLAG_WP was set in the
 182                  * uffdio_api.features and UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WP was
 183                  * not set in a UFFD_EVENT_PAGEFAULT, it means it was
 184                  * a missing fault, otherwise if set it means it's a
 185                  * write protect fault.
 186                  */
 187                 msg.arg.pagefault.flags |= UFFD_PAGEFAULT_FLAG_WP;
 188         return msg;
 189 }
 190
 191 /*
 192  * Verify the pagetables are still not ok after having reigstered into
 193  * the fault_pending_wqh to avoid userland having to UFFDIO_WAKE any
 194  * userfault that has already been resolved, if userfaultfd_read and
 195  * UFFDIO_COPY|ZEROPAGE are being run simultaneously on two different
 196  * threads.
 197  */
 198 static inline bool userfaultfd_must_wait(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 199                                          unsigned long address,
 200                                          unsigned long flags,
 201                                          unsigned long reason)
 202 {
 203         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 204         pgd_t *pgd;
 205         pud_t *pud;
 206         pmd_t *pmd, _pmd;
 207         pte_t *pte;
 208         bool ret = true;
 209
 210         VM_BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
 211
 212         pgd = pgd_offset(mm, address);
 213         if (!pgd_present(*pgd))
 214                 goto out;
 215         pud = pud_offset(pgd, address);
 216         if (!pud_present(*pud))
 217                 goto out;
 218         pmd = pmd_offset(pud, address);
 219         /*
 220          * READ_ONCE must function as a barrier with narrower scope
 221          * and it must be equivalent to:
 222          *      _pmd = *pmd; barrier();
 223          *
 224          * This is to deal with the instability (as in
 225          * pmd_trans_unstable) of the pmd.
 226          */
 227         _pmd = READ_ONCE(*pmd);
 228         if (!pmd_present(_pmd))
 229                 goto out;
 230
 231         ret = false;
 232         if (pmd_trans_huge(_pmd))
 233                 goto out;
 234
 235         /*
 236          * the pmd is stable (as in !pmd_trans_unstable) so we can re-read it
 237          * and use the standard pte_offset_map() instead of parsing _pmd.
 238          */
 239         pte = pte_offset_map(pmd, address);
 240         /*
 241          * Lockless access: we're in a wait_event so it's ok if it
 242          * changes under us.
 243          */
 244         if (pte_none(*pte))
 245                 ret = true;
 246         pte_unmap(pte);
 247
 248 out:
 249         return ret;
 250 }
 251
 252 /*
 253  * The locking rules involved in returning VM_FAULT_RETRY depending on
 254  * FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY, FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT and
 255  * FAULT_FLAG_KILLABLE are not straightforward. The "Caution"
 256  * recommendation in __lock_page_or_retry is not an understatement.
 257  *
 258  * If FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY is set, the mmap_sem must be released
 259  * before returning VM_FAULT_RETRY only if FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT is
 260  * not set.
 261  *
 262  * If FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY is set but FAULT_FLAG_KILLABLE is not
 263  * set, VM_FAULT_RETRY can still be returned if and only if there are
 264  * fatal_signal_pending()s, and the mmap_sem must be released before
 265  * returning it.
 266  */
 267 int handle_userfault(struct vm_fault *vmf, unsigned long reason)
 268 {
 269         struct mm_struct *mm = vmf->vma->vm_mm;
 270         struct userfaultfd_ctx *ctx;
 271         struct userfaultfd_wait_queue uwq;
 272         int ret;
 273         bool must_wait, return_to_userland;
 274         long blocking_state;
 275
 276         BUG_ON(!rwsem_is_locked(&mm->mmap_sem));
 277
 278         ret = VM_FAULT_SIGBUS;
 279         ctx = vmf->vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx;
 280         if (!ctx)
 281                 goto out;
 282
 283         BUG_ON(ctx->mm != mm);
 284
 285         VM_BUG_ON(reason & ~(VM_UFFD_MISSING|VM_UFFD_WP));
 286         VM_BUG_ON(!(reason & VM_UFFD_MISSING) ^ !!(reason & VM_UFFD_WP));
 287
 288         /*
 289          * If it's already released don't get it. This avoids to loop
 290          * in __get_user_pages if userfaultfd_release waits on the
 291          * caller of handle_userfault to release the mmap_sem.
 292          */
 293         if (unlikely(ACCESS_ONCE(ctx->released)))
 294                 goto out;
 295
 296         /*
 297          * We don't do userfault handling for the final child pid update.
 298          */
 299         if (current->flags & PF_EXITING)
 300                 goto out;
 301
 302         /*
 303          * Check that we can return VM_FAULT_RETRY.
 304          *
 305          * NOTE: it should become possible to return VM_FAULT_RETRY
 306          * even if FAULT_FLAG_TRIED is set without leading to gup()
 307          * -EBUSY failures, if the userfaultfd is to be extended for
 308          * VM_UFFD_WP tracking and we intend to arm the userfault
 309          * without first stopping userland access to the memory. For
 310          * VM_UFFD_MISSING userfaults this is enough for now.
 311          */
 312         if (unlikely(!(vmf->flags & FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY))) {
 313                 /*
 314                  * Validate the invariant that nowait must allow retry
 315                  * to be sure not to return SIGBUS erroneously on
 316                  * nowait invocations.
 317                  */
 318                 BUG_ON(vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT);
 319 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
 320                 if (printk_ratelimit()) {
 321                         printk(KERN_WARNING
 322                                "FAULT_FLAG_ALLOW_RETRY missing %x\n",
 323                                vmf->flags);
 324                         dump_stack();
 325                 }
 326 #endif
 327                 goto out;
 328         }
 329
 330         /*
 331          * Handle nowait, not much to do other than tell it to retry
 332          * and wait.
 333          */
 334         ret = VM_FAULT_RETRY;
 335         if (vmf->flags & FAULT_FLAG_RETRY_NOWAIT)
 336                 goto out;
 337
 338         /* take the reference before dropping the mmap_sem */
 339         userfaultfd_ctx_get(ctx);
 340
 341         init_waitqueue_func_entry(&uwq.wq, userfaultfd_wake_function);
 342         uwq.wq.private = current;
 343         uwq.msg = userfault_msg(vmf->address, vmf->flags, reason);
 344         uwq.ctx = ctx;
 345         uwq.waken = false;
 346
 347         return_to_userland =
 348                 (vmf->flags & (FAULT_FLAG_USER|FAULT_FLAG_KILLABLE)) ==
 349                 (FAULT_FLAG_USER|FAULT_FLAG_KILLABLE);
 350         blocking_state = return_to_userland ? TASK_INTERRUPTIBLE :
 351                          TASK_KILLABLE;
 352
 353         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 354         /*
 355          * After the __add_wait_queue the uwq is visible to userland
 356          * through poll/read().
 357          */
 358         __add_wait_queue(&ctx->fault_pending_wqh, &uwq.wq);
 359         /*
 360          * The smp_mb() after __set_current_state prevents the reads
 361          * following the spin_unlock to happen before the list_add in
 362          * __add_wait_queue.
 363          */
 364         set_current_state(blocking_state);
 365         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 366
 367         must_wait = userfaultfd_must_wait(ctx, vmf->address, vmf->flags,
 368                                           reason);
 369         up_read(&mm->mmap_sem);
 370
 371         if (likely(must_wait && !ACCESS_ONCE(ctx->released) &&
 372                    (return_to_userland ? !signal_pending(current) :
 373                     !fatal_signal_pending(current)))) {
 374                 wake_up_poll(&ctx->fd_wqh, POLLIN);
 375                 schedule();
 376                 ret |= VM_FAULT_MAJOR;
 377
 378                 /*
 379                  * False wakeups can orginate even from rwsem before
 380                  * up_read() however userfaults will wait either for a
 381                  * targeted wakeup on the specific uwq waitqueue from
 382                  * wake_userfault() or for signals or for uffd
 383                  * release.
 384                  */
 385                 while (!READ_ONCE(uwq.waken)) {
 386                         /*
 387                          * This needs the full smp_store_mb()
 388                          * guarantee as the state write must be
 389                          * visible to other CPUs before reading
 390                          * uwq.waken from other CPUs.
 391                          */
 392                         set_current_state(blocking_state);
 393                         if (READ_ONCE(uwq.waken) ||
 394                             READ_ONCE(ctx->released) ||
 395                             (return_to_userland ? signal_pending(current) :
 396                              fatal_signal_pending(current)))
 397                                 break;
 398                         schedule();
 399                 }
 400         }
 401
 402         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 403
 404         if (return_to_userland) {
 405                 if (signal_pending(current) &&
 406                     !fatal_signal_pending(current)) {
 407                         /*
 408                          * If we got a SIGSTOP or SIGCONT and this is
 409                          * a normal userland page fault, just let
 410                          * userland return so the signal will be
 411                          * handled and gdb debugging works.  The page
 412                          * fault code immediately after we return from
 413                          * this function is going to release the
 414                          * mmap_sem and it's not depending on it
 415                          * (unlike gup would if we were not to return
 416                          * VM_FAULT_RETRY).
 417                          *
 418                          * If a fatal signal is pending we still take
 419                          * the streamlined VM_FAULT_RETRY failure path
 420                          * and there's no need to retake the mmap_sem
 421                          * in such case.
 422                          */
 423                         down_read(&mm->mmap_sem);
 424                         ret = 0;
 425                 }
 426         }
 427
 428         /*
 429          * Here we race with the list_del; list_add in
 430          * userfaultfd_ctx_read(), however because we don't ever run
 431          * list_del_init() to refile across the two lists, the prev
 432          * and next pointers will never point to self. list_add also
 433          * would never let any of the two pointers to point to
 434          * self. So list_empty_careful won't risk to see both pointers
 435          * pointing to self at any time during the list refile. The
 436          * only case where list_del_init() is called is the full
 437          * removal in the wake function and there we don't re-list_add
 438          * and it's fine not to block on the spinlock. The uwq on this
 439          * kernel stack can be released after the list_del_init.
 440          */
 441         if (!list_empty_careful(&uwq.wq.task_list)) {
 442                 spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 443                 /*
 444                  * No need of list_del_init(), the uwq on the stack
 445                  * will be freed shortly anyway.
 446                  */
 447                 list_del(&uwq.wq.task_list);
 448                 spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 449         }
 450
 451         /*
 452          * ctx may go away after this if the userfault pseudo fd is
 453          * already released.
 454          */
 455         userfaultfd_ctx_put(ctx);
 456
 457 out:
 458         return ret;
 459 }
 460
 461 static int userfaultfd_release(struct inode *inode, struct file *file)
 462 {
 463         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 464         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 465         struct vm_area_struct *vma, *prev;
 466         /* len == 0 means wake all */
 467         struct userfaultfd_wake_range range = { .len = 0, };
 468         unsigned long new_flags;
 469
 470         ACCESS_ONCE(ctx->released) = true;
 471
 472         if (!mmget_not_zero(mm))
 473                 goto wakeup;
 474
 475         /*
 476          * Flush page faults out of all CPUs. NOTE: all page faults
 477          * must be retried without returning VM_FAULT_SIGBUS if
 478          * userfaultfd_ctx_get() succeeds but vma->vma_userfault_ctx
 479          * changes while handle_userfault released the mmap_sem. So
 480          * it's critical that released is set to true (above), before
 481          * taking the mmap_sem for writing.
 482          */
 483         down_write(&mm->mmap_sem);
 484         prev = NULL;
 485         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
 486                 cond_resched();
 487                 BUG_ON(!!vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 488                        !!(vma->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 489                 if (vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx) {
 490                         prev = vma;
 491                         continue;
 492                 }
 493                 new_flags = vma->vm_flags & ~(VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP);
 494                 prev = vma_merge(mm, prev, vma->vm_start, vma->vm_end,
 495                                  new_flags, vma->anon_vma,
 496                                  vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 497                                  vma_policy(vma),
 498                                  NULL_VM_UFFD_CTX);
 499                 if (prev)
 500                         vma = prev;
 501                 else
 502                         prev = vma;
 503                 vma->vm_flags = new_flags;
 504                 vma->vm_userfaultfd_ctx = NULL_VM_UFFD_CTX;
 505         }
 506         up_write(&mm->mmap_sem);
 507         mmput(mm);
 508 wakeup:
 509         /*
 510          * After no new page faults can wait on this fault_*wqh, flush
 511          * the last page faults that may have been already waiting on
 512          * the fault_*wqh.
 513          */
 514         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 515         __wake_up_locked_key(&ctx->fault_pending_wqh, TASK_NORMAL, &range);
 516         __wake_up_locked_key(&ctx->fault_wqh, TASK_NORMAL, &range);
 517         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 518
 519         wake_up_poll(&ctx->fd_wqh, POLLHUP);
 520         userfaultfd_ctx_put(ctx);
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 /* fault_pending_wqh.lock must be hold by the caller */
 525 static inline struct userfaultfd_wait_queue *find_userfault(
 526         struct userfaultfd_ctx *ctx)
 527 {
 528         wait_queue_t *wq;
 529         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
 530
 531         VM_BUG_ON(!spin_is_locked(&ctx->fault_pending_wqh.lock));
 532
 533         uwq = NULL;
 534         if (!waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 535                 goto out;
 536         /* walk in reverse to provide FIFO behavior to read userfaults */
 537         wq = list_last_entry(&ctx->fault_pending_wqh.task_list,
 538                              typeof(*wq), task_list);
 539         uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
 540 out:
 541         return uwq;
 542 }
 543
 544 static unsigned int userfaultfd_poll(struct file *file, poll_table *wait)
 545 {
 546         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 547         unsigned int ret;
 548
 549         poll_wait(file, &ctx->fd_wqh, wait);
 550
 551         switch (ctx->state) {
 552         case UFFD_STATE_WAIT_API:
 553                 return POLLERR;
 554         case UFFD_STATE_RUNNING:
 555                 /*
 556                  * poll() never guarantees that read won't block.
 557                  * userfaults can be waken before they're read().
 558                  */
 559                 if (unlikely(!(file->f_flags & O_NONBLOCK)))
 560                         return POLLERR;
 561                 /*
 562                  * lockless access to see if there are pending faults
 563                  * __pollwait last action is the add_wait_queue but
 564                  * the spin_unlock would allow the waitqueue_active to
 565                  * pass above the actual list_add inside
 566                  * add_wait_queue critical section. So use a full
 567                  * memory barrier to serialize the list_add write of
 568                  * add_wait_queue() with the waitqueue_active read
 569                  * below.
 570                  */
 571                 ret = 0;
 572                 smp_mb();
 573                 if (waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 574                         ret = POLLIN;
 575                 return ret;
 576         default:
 577                 WARN_ON_ONCE(1);
 578                 return POLLERR;
 579         }
 580 }
 581
 582 static ssize_t userfaultfd_ctx_read(struct userfaultfd_ctx *ctx, int no_wait,
 583                                     struct uffd_msg *msg)
 584 {
 585         ssize_t ret;
 586         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 587         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
 588
 589         /* always take the fd_wqh lock before the fault_pending_wqh lock */
 590         spin_lock(&ctx->fd_wqh.lock);
 591         __add_wait_queue(&ctx->fd_wqh, &wait);
 592         for (;;) {
 593                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 594                 spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 595                 uwq = find_userfault(ctx);
 596                 if (uwq) {
 597                         /*
 598                          * Use a seqcount to repeat the lockless check
 599                          * in wake_userfault() to avoid missing
 600                          * wakeups because during the refile both
 601                          * waitqueue could become empty if this is the
 602                          * only userfault.
 603                          */
 604                         write_seqcount_begin(&ctx->refile_seq);
 605
 606                         /*
 607                          * The fault_pending_wqh.lock prevents the uwq
 608                          * to disappear from under us.
 609                          *
 610                          * Refile this userfault from
 611                          * fault_pending_wqh to fault_wqh, it's not
 612                          * pending anymore after we read it.
 613                          *
 614                          * Use list_del() by hand (as
 615                          * userfaultfd_wake_function also uses
 616                          * list_del_init() by hand) to be sure nobody
 617                          * changes __remove_wait_queue() to use
 618                          * list_del_init() in turn breaking the
 619                          * !list_empty_careful() check in
 620                          * handle_userfault(). The uwq->wq.task_list
 621                          * must never be empty at any time during the
 622                          * refile, or the waitqueue could disappear
 623                          * from under us. The "wait_queue_head_t"
 624                          * parameter of __remove_wait_queue() is unused
 625                          * anyway.
 626                          */
 627                         list_del(&uwq->wq.task_list);
 628                         __add_wait_queue(&ctx->fault_wqh, &uwq->wq);
 629
 630                         write_seqcount_end(&ctx->refile_seq);
 631
 632                         /* careful to always initialize msg if ret == 0 */
 633                         *msg = uwq->msg;
 634                         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 635                         ret = 0;
 636                         break;
 637                 }
 638                 spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 639                 if (signal_pending(current)) {
 640                         ret = -ERESTARTSYS;
 641                         break;
 642                 }
 643                 if (no_wait) {
 644                         ret = -EAGAIN;
 645                         break;
 646                 }
 647                 spin_unlock(&ctx->fd_wqh.lock);
 648                 schedule();
 649                 spin_lock(&ctx->fd_wqh.lock);
 650         }
 651         __remove_wait_queue(&ctx->fd_wqh, &wait);
 652         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 653         spin_unlock(&ctx->fd_wqh.lock);
 654
 655         return ret;
 656 }
 657
 658 static ssize_t userfaultfd_read(struct file *file, char __user *buf,
 659                                 size_t count, loff_t *ppos)
 660 {
 661         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
 662         ssize_t _ret, ret = 0;
 663         struct uffd_msg msg;
 664         int no_wait = file->f_flags & O_NONBLOCK;
 665
 666         if (ctx->state == UFFD_STATE_WAIT_API)
 667                 return -EINVAL;
 668
 669         for (;;) {
 670                 if (count < sizeof(msg))
 671                         return ret ? ret : -EINVAL;
 672                 _ret = userfaultfd_ctx_read(ctx, no_wait, &msg);
 673                 if (_ret < 0)
 674                         return ret ? ret : _ret;
 675                 if (copy_to_user((__u64 __user *) buf, &msg, sizeof(msg)))
 676                         return ret ? ret : -EFAULT;
 677                 ret += sizeof(msg);
 678                 buf += sizeof(msg);
 679                 count -= sizeof(msg);
 680                 /*
 681                  * Allow to read more than one fault at time but only
 682                  * block if waiting for the very first one.
 683                  */
 684                 no_wait = O_NONBLOCK;
 685         }
 686 }
 687
 688 static void __wake_userfault(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 689                              struct userfaultfd_wake_range *range)
 690 {
 691         unsigned long start, end;
 692
 693         start = range->start;
 694         end = range->start + range->len;
 695
 696         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 697         /* wake all in the range and autoremove */
 698         if (waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh))
 699                 __wake_up_locked_key(&ctx->fault_pending_wqh, TASK_NORMAL,
 700                                      range);
 701         if (waitqueue_active(&ctx->fault_wqh))
 702                 __wake_up_locked_key(&ctx->fault_wqh, TASK_NORMAL, range);
 703         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
 704 }
 705
 706 static __always_inline void wake_userfault(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 707                                            struct userfaultfd_wake_range *range)
 708 {
 709         unsigned seq;
 710         bool need_wakeup;
 711
 712         /*
 713          * To be sure waitqueue_active() is not reordered by the CPU
 714          * before the pagetable update, use an explicit SMP memory
 715          * barrier here. PT lock release or up_read(mmap_sem) still
 716          * have release semantics that can allow the
 717          * waitqueue_active() to be reordered before the pte update.
 718          */
 719         smp_mb();
 720
 721         /*
 722          * Use waitqueue_active because it's very frequent to
 723          * change the address space atomically even if there are no
 724          * userfaults yet. So we take the spinlock only when we're
 725          * sure we've userfaults to wake.
 726          */
 727         do {
 728                 seq = read_seqcount_begin(&ctx->refile_seq);
 729                 need_wakeup = waitqueue_active(&ctx->fault_pending_wqh) ||
 730                         waitqueue_active(&ctx->fault_wqh);
 731                 cond_resched();
 732         } while (read_seqcount_retry(&ctx->refile_seq, seq));
 733         if (need_wakeup)
 734                 __wake_userfault(ctx, range);
 735 }
 736
 737 static __always_inline int validate_range(struct mm_struct *mm,
 738                                           __u64 start, __u64 len)
 739 {
 740         __u64 task_size = mm->task_size;
 741
 742         if (start & ~PAGE_MASK)
 743                 return -EINVAL;
 744         if (len & ~PAGE_MASK)
 745                 return -EINVAL;
 746         if (!len)
 747                 return -EINVAL;
 748         if (start < mmap_min_addr)
 749                 return -EINVAL;
 750         if (start >= task_size)
 751                 return -EINVAL;
 752         if (len > task_size - start)
 753                 return -EINVAL;
 754         return 0;
 755 }
 756
 757 static int userfaultfd_register(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 758                                 unsigned long arg)
 759 {
 760         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 761         struct vm_area_struct *vma, *prev, *cur;
 762         int ret;
 763         struct uffdio_register uffdio_register;
 764         struct uffdio_register __user *user_uffdio_register;
 765         unsigned long vm_flags, new_flags;
 766         bool found;
 767         unsigned long start, end, vma_end;
 768
 769         user_uffdio_register = (struct uffdio_register __user *) arg;
 770
 771         ret = -EFAULT;
 772         if (copy_from_user(&uffdio_register, user_uffdio_register,
 773                            sizeof(uffdio_register)-sizeof(__u64)))
 774                 goto out;
 775
 776         ret = -EINVAL;
 777         if (!uffdio_register.mode)
 778                 goto out;
 779         if (uffdio_register.mode & ~(UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING|
 780                                      UFFDIO_REGISTER_MODE_WP))
 781                 goto out;
 782         vm_flags = 0;
 783         if (uffdio_register.mode & UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING)
 784                 vm_flags |= VM_UFFD_MISSING;
 785         if (uffdio_register.mode & UFFDIO_REGISTER_MODE_WP) {
 786                 vm_flags |= VM_UFFD_WP;
 787                 /*
 788                  * FIXME: remove the below error constraint by
 789                  * implementing the wprotect tracking mode.
 790                  */
 791                 ret = -EINVAL;
 792                 goto out;
 793         }
 794
 795         ret = validate_range(mm, uffdio_register.range.start,
 796                              uffdio_register.range.len);
 797         if (ret)
 798                 goto out;
 799
 800         start = uffdio_register.range.start;
 801         end = start + uffdio_register.range.len;
 802
 803         ret = -ENOMEM;
 804         if (!mmget_not_zero(mm))
 805                 goto out;
 806
 807         down_write(&mm->mmap_sem);
 808         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
 809         if (!vma)
 810                 goto out_unlock;
 811
 812         /* check that there's at least one vma in the range */
 813         ret = -EINVAL;
 814         if (vma->vm_start >= end)
 815                 goto out_unlock;
 816
 817         /*
 818          * Search for not compatible vmas.
 819          *
 820          * FIXME: this shall be relaxed later so that it doesn't fail
 821          * on tmpfs backed vmas (in addition to the current allowance
 822          * on anonymous vmas).
 823          */
 824         found = false;
 825         for (cur = vma; cur && cur->vm_start < end; cur = cur->vm_next) {
 826                 cond_resched();
 827
 828                 BUG_ON(!!cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 829                        !!(cur->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 830
 831                 /* check not compatible vmas */
 832                 ret = -EINVAL;
 833                 if (!vma_is_anonymous(cur))
 834                         goto out_unlock;
 835
 836                 /*
 837                  * Check that this vma isn't already owned by a
 838                  * different userfaultfd. We can't allow more than one
 839                  * userfaultfd to own a single vma simultaneously or we
 840                  * wouldn't know which one to deliver the userfaults to.
 841                  */
 842                 ret = -EBUSY;
 843                 if (cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx &&
 844                     cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx)
 845                         goto out_unlock;
 846
 847                 found = true;
 848         }
 849         BUG_ON(!found);
 850
 851         if (vma->vm_start < start)
 852                 prev = vma;
 853
 854         ret = 0;
 855         do {
 856                 cond_resched();
 857
 858                 BUG_ON(!vma_is_anonymous(vma));
 859                 BUG_ON(vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx &&
 860                        vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx != ctx);
 861
 862                 /*
 863                  * Nothing to do: this vma is already registered into this
 864                  * userfaultfd and with the right tracking mode too.
 865                  */
 866                 if (vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx == ctx &&
 867                     (vma->vm_flags & vm_flags) == vm_flags)
 868                         goto skip;
 869
 870                 if (vma->vm_start > start)
 871                         start = vma->vm_start;
 872                 vma_end = min(end, vma->vm_end);
 873
 874                 new_flags = (vma->vm_flags & ~vm_flags) | vm_flags;
 875                 prev = vma_merge(mm, prev, start, vma_end, new_flags,
 876                                  vma->anon_vma, vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
 877                                  vma_policy(vma),
 878                                  ((struct vm_userfaultfd_ctx){ ctx }));
 879                 if (prev) {
 880                         vma = prev;
 881                         goto next;
 882                 }
 883                 if (vma->vm_start < start) {
 884                         ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
 885                         if (ret)
 886                                 break;
 887                 }
 888                 if (vma->vm_end > end) {
 889                         ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
 890                         if (ret)
 891                                 break;
 892                 }
 893         next:
 894                 /*
 895                  * In the vma_merge() successful mprotect-like case 8:
 896                  * the next vma was merged into the current one and
 897                  * the current one has not been updated yet.
 898                  */
 899                 vma->vm_flags = new_flags;
 900                 vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx = ctx;
 901
 902         skip:
 903                 prev = vma;
 904                 start = vma->vm_end;
 905                 vma = vma->vm_next;
 906         } while (vma && vma->vm_start < end);
 907 out_unlock:
 908         up_write(&mm->mmap_sem);
 909         mmput(mm);
 910         if (!ret) {
 911                 /*
 912                  * Now that we scanned all vmas we can already tell
 913                  * userland which ioctls methods are guaranteed to
 914                  * succeed on this range.
 915                  */
 916                 if (put_user(UFFD_API_RANGE_IOCTLS,
 917                              &user_uffdio_register->ioctls))
 918                         ret = -EFAULT;
 919         }
 920 out:
 921         return ret;
 922 }
 923
 924 static int userfaultfd_unregister(struct userfaultfd_ctx *ctx,
 925                                   unsigned long arg)
 926 {
 927         struct mm_struct *mm = ctx->mm;
 928         struct vm_area_struct *vma, *prev, *cur;
 929         int ret;
 930         struct uffdio_range uffdio_unregister;
 931         unsigned long new_flags;
 932         bool found;
 933         unsigned long start, end, vma_end;
 934         const void __user *buf = (void __user *)arg;
 935
 936         ret = -EFAULT;
 937         if (copy_from_user(&uffdio_unregister, buf, sizeof(uffdio_unregister)))
 938                 goto out;
 939
 940         ret = validate_range(mm, uffdio_unregister.start,
 941                              uffdio_unregister.len);
 942         if (ret)
 943                 goto out;
 944
 945         start = uffdio_unregister.start;
 946         end = start + uffdio_unregister.len;
 947
 948         ret = -ENOMEM;
 949         if (!mmget_not_zero(mm))
 950                 goto out;
 951
 952         down_write(&mm->mmap_sem);
 953         vma = find_vma_prev(mm, start, &prev);
 954         if (!vma)
 955                 goto out_unlock;
 956
 957         /* check that there's at least one vma in the range */
 958         ret = -EINVAL;
 959         if (vma->vm_start >= end)
 960                 goto out_unlock;
 961
 962         /*
 963          * Search for not compatible vmas.
 964          *
 965          * FIXME: this shall be relaxed later so that it doesn't fail
 966          * on tmpfs backed vmas (in addition to the current allowance
 967          * on anonymous vmas).
 968          */
 969         found = false;
 970         ret = -EINVAL;
 971         for (cur = vma; cur && cur->vm_start < end; cur = cur->vm_next) {
 972                 cond_resched();
 973
 974                 BUG_ON(!!cur->vm_userfaultfd_ctx.ctx ^
 975                        !!(cur->vm_flags & (VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP)));
 976
 977                 /*
 978                  * Check not compatible vmas, not strictly required
 979                  * here as not compatible vmas cannot have an
 980                  * userfaultfd_ctx registered on them, but this
 981                  * provides for more strict behavior to notice
 982                  * unregistration errors.
 983                  */
 984                 if (!vma_is_anonymous(cur))
 985                         goto out_unlock;
 986
 987                 found = true;
 988         }
 989         BUG_ON(!found);
 990
 991         if (vma->vm_start < start)
 992                 prev = vma;
 993
 994         ret = 0;
 995         do {
 996                 cond_resched();
 997
 998                 BUG_ON(!vma_is_anonymous(vma));
 999
1000                 /*
1001                  * Nothing to do: this vma is already registered into this
1002                  * userfaultfd and with the right tracking mode too.
1003                  */
1004                 if (!vma->vm_userfaultfd_ctx.ctx)
1005                         goto skip;
1006
1007                 if (vma->vm_start > start)
1008                         start = vma->vm_start;
1009                 vma_end = min(end, vma->vm_end);
1010
1011                 new_flags = vma->vm_flags & ~(VM_UFFD_MISSING | VM_UFFD_WP);
1012                 prev = vma_merge(mm, prev, start, vma_end, new_flags,
1013                                  vma->anon_vma, vma->vm_file, vma->vm_pgoff,
1014                                  vma_policy(vma),
1015                                  NULL_VM_UFFD_CTX);
1016                 if (prev) {
1017                         vma = prev;
1018                         goto next;
1019                 }
1020                 if (vma->vm_start < start) {
1021                         ret = split_vma(mm, vma, start, 1);
1022                         if (ret)
1023                                 break;
1024                 }
1025                 if (vma->vm_end > end) {
1026                         ret = split_vma(mm, vma, end, 0);
1027                         if (ret)
1028                                 break;
1029                 }
1030         next:
1031                 /*
1032                  * In the vma_merge() successful mprotect-like case 8:
1033                  * the next vma was merged into the current one and
1034                  * the current one has not been updated yet.
1035                  */
1036                 vma->vm_flags = new_flags;
1037                 vma->vm_userfaultfd_ctx = NULL_VM_UFFD_CTX;
1038
1039         skip:
1040                 prev = vma;
1041                 start = vma->vm_end;
1042                 vma = vma->vm_next;
1043         } while (vma && vma->vm_start < end);
1044 out_unlock:
1045         up_write(&mm->mmap_sem);
1046         mmput(mm);
1047 out:
1048         return ret;
1049 }
1050
1051 /*
1052  * userfaultfd_wake may be used in combination with the
1053  * UFFDIO_*_MODE_DONTWAKE to wakeup userfaults in batches.
1054  */
1055 static int userfaultfd_wake(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1056                             unsigned long arg)
1057 {
1058         int ret;
1059         struct uffdio_range uffdio_wake;
1060         struct userfaultfd_wake_range range;
1061         const void __user *buf = (void __user *)arg;
1062
1063         ret = -EFAULT;
1064         if (copy_from_user(&uffdio_wake, buf, sizeof(uffdio_wake)))
1065                 goto out;
1066
1067         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_wake.start, uffdio_wake.len);
1068         if (ret)
1069                 goto out;
1070
1071         range.start = uffdio_wake.start;
1072         range.len = uffdio_wake.len;
1073
1074         /*
1075          * len == 0 means wake all and we don't want to wake all here,
1076          * so check it again to be sure.
1077          */
1078         VM_BUG_ON(!range.len);
1079
1080         wake_userfault(ctx, &range);
1081         ret = 0;
1082
1083 out:
1084         return ret;
1085 }
1086
1087 static int userfaultfd_copy(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1088                             unsigned long arg)
1089 {
1090         __s64 ret;
1091         struct uffdio_copy uffdio_copy;
1092         struct uffdio_copy __user *user_uffdio_copy;
1093         struct userfaultfd_wake_range range;
1094
1095         user_uffdio_copy = (struct uffdio_copy __user *) arg;
1096
1097         ret = -EFAULT;
1098         if (copy_from_user(&uffdio_copy, user_uffdio_copy,
1099                            /* don't copy "copy" last field */
1100                            sizeof(uffdio_copy)-sizeof(__s64)))
1101                 goto out;
1102
1103         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_copy.dst, uffdio_copy.len);
1104         if (ret)
1105                 goto out;
1106         /*
1107          * double check for wraparound just in case. copy_from_user()
1108          * will later check uffdio_copy.src + uffdio_copy.len to fit
1109          * in the userland range.
1110          */
1111         ret = -EINVAL;
1112         if (uffdio_copy.src + uffdio_copy.len <= uffdio_copy.src)
1113                 goto out;
1114         if (uffdio_copy.mode & ~UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE)
1115                 goto out;
1116         if (mmget_not_zero(ctx->mm)) {
1117                 ret = mcopy_atomic(ctx->mm, uffdio_copy.dst, uffdio_copy.src,
1118                                    uffdio_copy.len);
1119                 mmput(ctx->mm);
1120         }
1121         if (unlikely(put_user(ret, &user_uffdio_copy->copy)))
1122                 return -EFAULT;
1123         if (ret < 0)
1124                 goto out;
1125         BUG_ON(!ret);
1126         /* len == 0 would wake all */
1127         range.len = ret;
1128         if (!(uffdio_copy.mode & UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE)) {
1129                 range.start = uffdio_copy.dst;
1130                 wake_userfault(ctx, &range);
1131         }
1132         ret = range.len == uffdio_copy.len ? 0 : -EAGAIN;
1133 out:
1134         return ret;
1135 }
1136
1137 static int userfaultfd_zeropage(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1138                                 unsigned long arg)
1139 {
1140         __s64 ret;
1141         struct uffdio_zeropage uffdio_zeropage;
1142         struct uffdio_zeropage __user *user_uffdio_zeropage;
1143         struct userfaultfd_wake_range range;
1144
1145         user_uffdio_zeropage = (struct uffdio_zeropage __user *) arg;
1146
1147         ret = -EFAULT;
1148         if (copy_from_user(&uffdio_zeropage, user_uffdio_zeropage,
1149                            /* don't copy "zeropage" last field */
1150                            sizeof(uffdio_zeropage)-sizeof(__s64)))
1151                 goto out;
1152
1153         ret = validate_range(ctx->mm, uffdio_zeropage.range.start,
1154                              uffdio_zeropage.range.len);
1155         if (ret)
1156                 goto out;
1157         ret = -EINVAL;
1158         if (uffdio_zeropage.mode & ~UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE)
1159                 goto out;
1160
1161         if (mmget_not_zero(ctx->mm)) {
1162                 ret = mfill_zeropage(ctx->mm, uffdio_zeropage.range.start,
1163                                      uffdio_zeropage.range.len);
1164                 mmput(ctx->mm);
1165         }
1166         if (unlikely(put_user(ret, &user_uffdio_zeropage->zeropage)))
1167                 return -EFAULT;
1168         if (ret < 0)
1169                 goto out;
1170         /* len == 0 would wake all */
1171         BUG_ON(!ret);
1172         range.len = ret;
1173         if (!(uffdio_zeropage.mode & UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE)) {
1174                 range.start = uffdio_zeropage.range.start;
1175                 wake_userfault(ctx, &range);
1176         }
1177         ret = range.len == uffdio_zeropage.range.len ? 0 : -EAGAIN;
1178 out:
1179         return ret;
1180 }
1181
1182 /*
1183  * userland asks for a certain API version and we return which bits
1184  * and ioctl commands are implemented in this kernel for such API
1185  * version or -EINVAL if unknown.
1186  */
1187 static int userfaultfd_api(struct userfaultfd_ctx *ctx,
1188                            unsigned long arg)
1189 {
1190         struct uffdio_api uffdio_api;
1191         void __user *buf = (void __user *)arg;
1192         int ret;
1193
1194         ret = -EINVAL;
1195         if (ctx->state != UFFD_STATE_WAIT_API)
1196                 goto out;
1197         ret = -EFAULT;
1198         if (copy_from_user(&uffdio_api, buf, sizeof(uffdio_api)))
1199                 goto out;
1200         if (uffdio_api.api != UFFD_API || uffdio_api.features) {
1201                 memset(&uffdio_api, 0, sizeof(uffdio_api));
1202                 if (copy_to_user(buf, &uffdio_api, sizeof(uffdio_api)))
1203                         goto out;
1204                 ret = -EINVAL;
1205                 goto out;
1206         }
1207         uffdio_api.features = UFFD_API_FEATURES;
1208         uffdio_api.ioctls = UFFD_API_IOCTLS;
1209         ret = -EFAULT;
1210         if (copy_to_user(buf, &uffdio_api, sizeof(uffdio_api)))
1211                 goto out;
1212         ctx->state = UFFD_STATE_RUNNING;
1213         ret = 0;
1214 out:
1215         return ret;
1216 }
1217
1218 static long userfaultfd_ioctl(struct file *file, unsigned cmd,
1219                               unsigned long arg)
1220 {
1221         int ret = -EINVAL;
1222         struct userfaultfd_ctx *ctx = file->private_data;
1223
1224         if (cmd != UFFDIO_API && ctx->state == UFFD_STATE_WAIT_API)
1225                 return -EINVAL;
1226
1227         switch(cmd) {
1228         case UFFDIO_API:
1229                 ret = userfaultfd_api(ctx, arg);
1230                 break;
1231         case UFFDIO_REGISTER:
1232                 ret = userfaultfd_register(ctx, arg);
1233                 break;
1234         case UFFDIO_UNREGISTER:
1235                 ret = userfaultfd_unregister(ctx, arg);
1236                 break;
1237         case UFFDIO_WAKE:
1238                 ret = userfaultfd_wake(ctx, arg);
1239                 break;
1240         case UFFDIO_COPY:
1241                 ret = userfaultfd_copy(ctx, arg);
1242                 break;
1243         case UFFDIO_ZEROPAGE:
1244                 ret = userfaultfd_zeropage(ctx, arg);
1245                 break;
1246         }
1247         return ret;
1248 }
1249
1250 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1251 static void userfaultfd_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *f)
1252 {
1253         struct userfaultfd_ctx *ctx = f->private_data;
1254         wait_queue_t *wq;
1255         struct userfaultfd_wait_queue *uwq;
1256         unsigned long pending = 0, total = 0;
1257
1258         spin_lock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
1259         list_for_each_entry(wq, &ctx->fault_pending_wqh.task_list, task_list) {
1260                 uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
1261                 pending++;
1262                 total++;
1263         }
1264         list_for_each_entry(wq, &ctx->fault_wqh.task_list, task_list) {
1265                 uwq = container_of(wq, struct userfaultfd_wait_queue, wq);
1266                 total++;
1267         }
1268         spin_unlock(&ctx->fault_pending_wqh.lock);
1269
1270         /*
1271          * If more protocols will be added, there will be all shown
1272          * separated by a space. Like this:
1273          *      protocols: aa:... bb:...
1274          */
1275         seq_printf(m, "pending:\t%lu\ntotal:\t%lu\nAPI:\t%Lx:%x:%Lx\n",
1276                    pending, total, UFFD_API, UFFD_API_FEATURES,
1277                    UFFD_API_IOCTLS|UFFD_API_RANGE_IOCTLS);
1278 }
1279 #endif
1280
1281 static const struct file_operations userfaultfd_fops = {
1282 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1283         .show_fdinfo    = userfaultfd_show_fdinfo,
1284 #endif
1285         .release        = userfaultfd_release,
1286         .poll           = userfaultfd_poll,
1287         .read           = userfaultfd_read,
1288         .unlocked_ioctl = userfaultfd_ioctl,
1289         .compat_ioctl   = userfaultfd_ioctl,
1290         .llseek         = noop_llseek,
1291 };
1292
1293 static void init_once_userfaultfd_ctx(void *mem)
1294 {
1295         struct userfaultfd_ctx *ctx = (struct userfaultfd_ctx *) mem;
1296
1297         init_waitqueue_head(&ctx->fault_pending_wqh);
1298         init_waitqueue_head(&ctx->fault_wqh);
1299         init_waitqueue_head(&ctx->fd_wqh);
1300         seqcount_init(&ctx->refile_seq);
1301 }
1302
1303 /**
1304  * userfaultfd_file_create - Creates an userfaultfd file pointer.
1305  * @flags: Flags for the userfaultfd file.
1306  *
1307  * This function creates an userfaultfd file pointer, w/out installing
1308  * it into the fd table. This is useful when the userfaultfd file is
1309  * used during the initialization of data structures that require
1310  * extra setup after the userfaultfd creation. So the userfaultfd
1311  * creation is split into the file pointer creation phase, and the
1312  * file descriptor installation phase.  In this way races with
1313  * userspace closing the newly installed file descriptor can be
1314  * avoided.  Returns an userfaultfd file pointer, or a proper error
1315  * pointer.
1316  */
1317 static struct file *userfaultfd_file_create(int flags)
1318 {
1319         struct file *file;
1320         struct userfaultfd_ctx *ctx;
1321
1322         BUG_ON(!current->mm);
1323
1324         /* Check the UFFD_* constants for consistency.  */
1325         BUILD_BUG_ON(UFFD_CLOEXEC != O_CLOEXEC);
1326         BUILD_BUG_ON(UFFD_NONBLOCK != O_NONBLOCK);
1327
1328         file = ERR_PTR(-EINVAL);
1329         if (flags & ~UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS)
1330                 goto out;
1331
1332         file = ERR_PTR(-ENOMEM);
1333         ctx = kmem_cache_alloc(userfaultfd_ctx_cachep, GFP_KERNEL);
1334         if (!ctx)
1335                 goto out;
1336
1337         atomic_set(&ctx->refcount, 1);
1338         ctx->flags = flags;
1339         ctx->state = UFFD_STATE_WAIT_API;
1340         ctx->released = false;
1341         ctx->mm = current->mm;
1342         /* prevent the mm struct to be freed */
1343         atomic_inc(&ctx->mm->mm_count);
1344
1345         file = anon_inode_getfile("[userfaultfd]", &userfaultfd_fops, ctx,
1346                                   O_RDWR | (flags & UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS));
1347         if (IS_ERR(file)) {
1348                 mmdrop(ctx->mm);
1349                 kmem_cache_free(userfaultfd_ctx_cachep, ctx);
1350         }
1351 out:
1352         return file;
1353 }
1354
1355 SYSCALL_DEFINE1(userfaultfd, int, flags)
1356 {
1357         int fd, error;
1358         struct file *file;
1359
1360         error = get_unused_fd_flags(flags & UFFD_SHARED_FCNTL_FLAGS);
1361         if (error < 0)
1362                 return error;
1363         fd = error;
1364
1365         file = userfaultfd_file_create(flags);
1366         if (IS_ERR(file)) {
1367                 error = PTR_ERR(file);
1368                 goto err_put_unused_fd;
1369         }
1370         fd_install(fd, file);
1371
1372         return fd;
1373
1374 err_put_unused_fd:
1375         put_unused_fd(fd);
1376
1377         return error;
1378 }
1379
1380 static int __init userfaultfd_init(void)
1381 {
1382         userfaultfd_ctx_cachep = kmem_cache_create("userfaultfd_ctx_cache",
1383                                                 sizeof(struct userfaultfd_ctx),
1384                                                 0,
1385                                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC,
1386                                                 init_once_userfaultfd_ctx);
1387         return 0;
1388 }
1389 __initcall(userfaultfd_init);