hugetlbfs: Use i_mmap_rwsem to fix page fault/truncate race
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / hugetlb.c
index a80832487981b456a6d9c287134abc329f4c48e3..e37efd5d831830123ca117a0efec6eead901eaa7 100644 (file)
@@ -3238,24 +3238,35 @@ int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
        struct page *ptepage;
        unsigned long addr;
        int cow;
+       struct address_space *mapping = vma->vm_file->f_mapping;
        struct hstate *h = hstate_vma(vma);
        unsigned long sz = huge_page_size(h);
-       unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
-       unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
+       struct mmu_notifier_range range;
        int ret = 0;
 
        cow = (vma->vm_flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
 
-       mmun_start = vma->vm_start;
-       mmun_end = vma->vm_end;
-       if (cow)
-               mmu_notifier_invalidate_range_start(src, mmun_start, mmun_end);
+       if (cow) {
+               mmu_notifier_range_init(&range, src, vma->vm_start,
+                                       vma->vm_end);
+               mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
+       } else {
+               /*
+                * For shared mappings i_mmap_rwsem must be held to call
+                * huge_pte_alloc, otherwise the returned ptep could go
+                * away if part of a shared pmd and another thread calls
+                * huge_pmd_unshare.
+                */
+               i_mmap_lock_read(mapping);
+       }
 
        for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += sz) {
                spinlock_t *src_ptl, *dst_ptl;
+
                src_pte = huge_pte_offset(src, addr, sz);
                if (!src_pte)
                        continue;
+
                dst_pte = huge_pte_alloc(dst, addr, sz);
                if (!dst_pte) {
                        ret = -ENOMEM;
@@ -3325,7 +3336,9 @@ int copy_hugetlb_page_range(struct mm_struct *dst, struct mm_struct *src,
        }
 
        if (cow)
-               mmu_notifier_invalidate_range_end(src, mmun_start, mmun_end);
+               mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
+       else
+               i_mmap_unlock_read(mapping);
 
        return ret;
 }
@@ -3342,8 +3355,7 @@ void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
        struct page *page;
        struct hstate *h = hstate_vma(vma);
        unsigned long sz = huge_page_size(h);
-       unsigned long mmun_start = start;       /* For mmu_notifiers */
-       unsigned long mmun_end   = end;         /* For mmu_notifiers */
+       struct mmu_notifier_range range;
 
        WARN_ON(!is_vm_hugetlb_page(vma));
        BUG_ON(start & ~huge_page_mask(h));
@@ -3359,8 +3371,9 @@ void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
        /*
         * If sharing possible, alert mmu notifiers of worst case.
         */
-       adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &mmun_start, &mmun_end);
-       mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
+       mmu_notifier_range_init(&range, mm, start, end);
+       adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
+       mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
        address = start;
        for (; address < end; address += sz) {
                ptep = huge_pte_offset(mm, address, sz);
@@ -3428,7 +3441,7 @@ void __unmap_hugepage_range(struct mmu_gather *tlb, struct vm_area_struct *vma,
                if (ref_page)
                        break;
        }
-       mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
+       mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
        tlb_end_vma(tlb, vma);
 }
 
@@ -3546,9 +3559,8 @@ static vm_fault_t hugetlb_cow(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
        struct page *old_page, *new_page;
        int outside_reserve = 0;
        vm_fault_t ret = 0;
-       unsigned long mmun_start;       /* For mmu_notifiers */
-       unsigned long mmun_end;         /* For mmu_notifiers */
        unsigned long haddr = address & huge_page_mask(h);
+       struct mmu_notifier_range range;
 
        pte = huge_ptep_get(ptep);
        old_page = pte_page(pte);
@@ -3627,9 +3639,8 @@ retry_avoidcopy:
        __SetPageUptodate(new_page);
        set_page_huge_active(new_page);
 
-       mmun_start = haddr;
-       mmun_end = mmun_start + huge_page_size(h);
-       mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, mmun_start, mmun_end);
+       mmu_notifier_range_init(&range, mm, haddr, haddr + huge_page_size(h));
+       mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
 
        /*
         * Retake the page table lock to check for racing updates
@@ -3642,7 +3653,7 @@ retry_avoidcopy:
 
                /* Break COW */
                huge_ptep_clear_flush(vma, haddr, ptep);
-               mmu_notifier_invalidate_range(mm, mmun_start, mmun_end);
+               mmu_notifier_invalidate_range(mm, range.start, range.end);
                set_huge_pte_at(mm, haddr, ptep,
                                make_huge_pte(vma, new_page, 1));
                page_remove_rmap(old_page, true);
@@ -3651,7 +3662,7 @@ retry_avoidcopy:
                new_page = old_page;
        }
        spin_unlock(ptl);
-       mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, mmun_start, mmun_end);
+       mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
 out_release_all:
        restore_reserve_on_error(h, vma, haddr, new_page);
        put_page(new_page);
@@ -3744,16 +3755,16 @@ static vm_fault_t hugetlb_no_page(struct mm_struct *mm,
        }
 
        /*
-        * Use page lock to guard against racing truncation
-        * before we get page_table_lock.
+        * We can not race with truncation due to holding i_mmap_rwsem.
+        * Check once here for faults beyond end of file.
         */
+       size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
+       if (idx >= size)
+               goto out;
+
 retry:
        page = find_lock_page(mapping, idx);
        if (!page) {
-               size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
-               if (idx >= size)
-                       goto out;
-
                /*
                 * Check for page in userfault range
                 */
@@ -3773,14 +3784,18 @@ retry:
                        };
 
                        /*
-                        * hugetlb_fault_mutex must be dropped before
-                        * handling userfault.  Reacquire after handling
-                        * fault to make calling code simpler.
+                        * hugetlb_fault_mutex and i_mmap_rwsem must be
+                        * dropped before handling userfault.  Reacquire
+                        * after handling fault to make calling code simpler.
                         */
                        hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mm, vma, mapping,
                                                        idx, haddr);
                        mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
+                       i_mmap_unlock_read(mapping);
+
                        ret = handle_userfault(&vmf, VM_UFFD_MISSING);
+
+                       i_mmap_lock_read(mapping);
                        mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
                        goto out;
                }
@@ -3839,9 +3854,6 @@ retry:
        }
 
        ptl = huge_pte_lock(h, mm, ptep);
-       size = i_size_read(mapping->host) >> huge_page_shift(h);
-       if (idx >= size)
-               goto backout;
 
        ret = 0;
        if (!huge_pte_none(huge_ptep_get(ptep)))
@@ -3928,6 +3940,11 @@ vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
 
        ptep = huge_pte_offset(mm, haddr, huge_page_size(h));
        if (ptep) {
+               /*
+                * Since we hold no locks, ptep could be stale.  That is
+                * OK as we are only making decisions based on content and
+                * not actually modifying content here.
+                */
                entry = huge_ptep_get(ptep);
                if (unlikely(is_hugetlb_entry_migration(entry))) {
                        migration_entry_wait_huge(vma, mm, ptep);
@@ -3935,20 +3952,33 @@ vm_fault_t hugetlb_fault(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,
                } else if (unlikely(is_hugetlb_entry_hwpoisoned(entry)))
                        return VM_FAULT_HWPOISON_LARGE |
                                VM_FAULT_SET_HINDEX(hstate_index(h));
-       } else {
-               ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
-               if (!ptep)
-                       return VM_FAULT_OOM;
        }
 
+       /*
+        * Acquire i_mmap_rwsem before calling huge_pte_alloc and hold
+        * until finished with ptep.  This serves two purposes:
+        * 1) It prevents huge_pmd_unshare from being called elsewhere
+        *    and making the ptep no longer valid.
+        * 2) It synchronizes us with file truncation.
+        *
+        * ptep could have already be assigned via huge_pte_offset.  That
+        * is OK, as huge_pte_alloc will return the same value unless
+        * something changed.
+        */
        mapping = vma->vm_file->f_mapping;
-       idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
+       i_mmap_lock_read(mapping);
+       ptep = huge_pte_alloc(mm, haddr, huge_page_size(h));
+       if (!ptep) {
+               i_mmap_unlock_read(mapping);
+               return VM_FAULT_OOM;
+       }
 
        /*
         * Serialize hugepage allocation and instantiation, so that we don't
         * get spurious allocation failures if two CPUs race to instantiate
         * the same page in the page cache.
         */
+       idx = vma_hugecache_offset(h, vma, haddr);
        hash = hugetlb_fault_mutex_hash(h, mm, vma, mapping, idx, haddr);
        mutex_lock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
 
@@ -4036,6 +4066,7 @@ out_ptl:
        }
 out_mutex:
        mutex_unlock(&hugetlb_fault_mutex_table[hash]);
+       i_mmap_unlock_read(mapping);
        /*
         * Generally it's safe to hold refcount during waiting page lock. But
         * here we just wait to defer the next page fault to avoid busy loop and
@@ -4340,21 +4371,21 @@ unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
        pte_t pte;
        struct hstate *h = hstate_vma(vma);
        unsigned long pages = 0;
-       unsigned long f_start = start;
-       unsigned long f_end = end;
        bool shared_pmd = false;
+       struct mmu_notifier_range range;
 
        /*
         * In the case of shared PMDs, the area to flush could be beyond
-        * start/end.  Set f_start/f_end to cover the maximum possible
+        * start/end.  Set range.start/range.end to cover the maximum possible
         * range if PMD sharing is possible.
         */
-       adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &f_start, &f_end);
+       mmu_notifier_range_init(&range, mm, start, end);
+       adjust_range_if_pmd_sharing_possible(vma, &range.start, &range.end);
 
        BUG_ON(address >= end);
-       flush_cache_range(vma, f_start, f_end);
+       flush_cache_range(vma, range.start, range.end);
 
-       mmu_notifier_invalidate_range_start(mm, f_start, f_end);
+       mmu_notifier_invalidate_range_start(&range);
        i_mmap_lock_write(vma->vm_file->f_mapping);
        for (; address < end; address += huge_page_size(h)) {
                spinlock_t *ptl;
@@ -4405,7 +4436,7 @@ unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
         * did unshare a page of pmds, flush the range corresponding to the pud.
         */
        if (shared_pmd)
-               flush_hugetlb_tlb_range(vma, f_start, f_end);
+               flush_hugetlb_tlb_range(vma, range.start, range.end);
        else
                flush_hugetlb_tlb_range(vma, start, end);
        /*
@@ -4415,7 +4446,7 @@ unsigned long hugetlb_change_protection(struct vm_area_struct *vma,
         * See Documentation/vm/mmu_notifier.rst
         */
        i_mmap_unlock_write(vma->vm_file->f_mapping);
-       mmu_notifier_invalidate_range_end(mm, f_start, f_end);
+       mmu_notifier_invalidate_range_end(&range);
 
        return pages << h->order;
 }
@@ -4640,10 +4671,12 @@ void adjust_range_if_pmd_sharing_possible(struct vm_area_struct *vma,
  * Search for a shareable pmd page for hugetlb. In any case calls pmd_alloc()
  * and returns the corresponding pte. While this is not necessary for the
  * !shared pmd case because we can allocate the pmd later as well, it makes the
- * code much cleaner. pmd allocation is essential for the shared case because
- * pud has to be populated inside the same i_mmap_rwsem section - otherwise
- * racing tasks could either miss the sharing (see huge_pte_offset) or select a
- * bad pmd for sharing.
+ * code much cleaner.
+ *
+ * This routine must be called with i_mmap_rwsem held in at least read mode.
+ * For hugetlbfs, this prevents removal of any page table entries associated
+ * with the address space.  This is important as we are setting up sharing
+ * based on existing page table entries (mappings).
  */
 pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
 {
@@ -4660,7 +4693,6 @@ pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
        if (!vma_shareable(vma, addr))
                return (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
 
-       i_mmap_lock_write(mapping);
        vma_interval_tree_foreach(svma, &mapping->i_mmap, idx, idx) {
                if (svma == vma)
                        continue;
@@ -4690,7 +4722,6 @@ pte_t *huge_pmd_share(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pud_t *pud)
        spin_unlock(ptl);
 out:
        pte = (pte_t *)pmd_alloc(mm, pud, addr);
-       i_mmap_unlock_write(mapping);
        return pte;
 }
 
@@ -4701,7 +4732,7 @@ out:
  * indicated by page_count > 1, unmap is achieved by clearing pud and
  * decrementing the ref count. If count == 1, the pte page is not shared.
  *
- * called with page table lock held.
+ * Called with page table lock held and i_mmap_rwsem held in write mode.
  *
  * returns: 1 successfully unmapped a shared pte page
  *         0 the underlying pte page is not shared, or it is the last user