userfaultfd: prevent non-cooperative events vs mcopy_atomic races
authorMike Rapoport <rppt@linux.vnet.ibm.com>
Fri, 8 Jun 2018 00:09:25 +0000 (17:09 -0700)
committerLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Fri, 8 Jun 2018 00:34:38 +0000 (17:34 -0700)
commitdf2cc96e77011cf7989208b206da9817e0321028
tree5831fc1b33713f8073c5661a36890f7822a4f484
parentbe09102b4190561b67e3809b07a7fd29c9774152
userfaultfd: prevent non-cooperative events vs mcopy_atomic races

If a process monitored with userfaultfd changes it's memory mappings or
forks() at the same time as uffd monitor fills the process memory with
UFFDIO_COPY, the actual creation of page table entries and copying of
the data in mcopy_atomic may happen either before of after the memory
mapping modifications and there is no way for the uffd monitor to
maintain consistent view of the process memory layout.

For instance, let's consider fork() running in parallel with
userfaultfd_copy():

process                  | uffd monitor
---------------------------------+------------------------------
fork()                  | userfaultfd_copy()
...                  | ...
    dup_mmap()                  |     down_read(mmap_sem)
    down_write(mmap_sem)         |     /* create PTEs, copy data */
        dup_uffd()               |     up_read(mmap_sem)
        copy_page_range()        |
        up_write(mmap_sem)       |
        dup_uffd_complete()      |
            /* notify monitor */ |

If the userfaultfd_copy() takes the mmap_sem first, the new page(s) will
be present by the time copy_page_range() is called and they will appear
in the child's memory mappings.  However, if the fork() is the first to
take the mmap_sem, the new pages won't be mapped in the child's address
space.

If the pages are not present and child tries to access them, the monitor
will get page fault notification and everything is fine.  However, if
the pages *are present*, the child can access them without uffd
noticing.  And if we copy them into child it'll see the wrong data.
Since we are talking about background copy, we'd need to decide whether
the pages should be copied or not regardless #PF notifications.

Since userfaultfd monitor has no way to determine what was the order,
let's disallow userfaultfd_copy in parallel with the non-cooperative
events.  In such case we return -EAGAIN and the uffd monitor can
understand that userfaultfd_copy() clashed with a non-cooperative event
and take an appropriate action.

Link: http://lkml.kernel.org/r/1527061324-19949-1-git-send-email-rppt@linux.vnet.ibm.com
Signed-off-by: Mike Rapoport <rppt@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Pavel Emelyanov <xemul@virtuozzo.com>
Cc: Andrea Arcangeli <aarcange@redhat.com>
Cc: Mike Kravetz <mike.kravetz@oracle.com>
Cc: Andrei Vagin <avagin@virtuozzo.com>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
fs/userfaultfd.c
include/linux/userfaultfd_k.h
mm/userfaultfd.c