Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / tools / testing / selftests / memfd / fuse_test.c
diff --git a/kernel/tools/testing/selftests/memfd/fuse_test.c b/kernel/tools/testing/selftests/memfd/fuse_test.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..67908b1
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,311 @@
+/*
+ * memfd GUP test-case
+ * This tests memfd interactions with get_user_pages(). We require the
+ * fuse_mnt.c program to provide a fake direct-IO FUSE mount-point for us. This
+ * file-system delays _all_ reads by 1s and forces direct-IO. This means, any
+ * read() on files in that file-system will pin the receive-buffer pages for at
+ * least 1s via get_user_pages().
+ *
+ * We use this trick to race ADD_SEALS against a write on a memfd object. The
+ * ADD_SEALS must fail if the memfd pages are still pinned. Note that we use
+ * the read() syscall with our memory-mapped memfd object as receive buffer to
+ * force the kernel to write into our memfd object.
+ */
+
+#define _GNU_SOURCE
+#define __EXPORTED_HEADERS__
+
+#include <errno.h>
+#include <inttypes.h>
+#include <limits.h>
+#include <linux/falloc.h>
+#include <linux/fcntl.h>
+#include <linux/memfd.h>
+#include <sched.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <signal.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/mman.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <sys/syscall.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define MFD_DEF_SIZE 8192
+#define STACK_SIZE 65535
+
+static int sys_memfd_create(const char *name,
+                           unsigned int flags)
+{
+       return syscall(__NR_memfd_create, name, flags);
+}
+
+static int mfd_assert_new(const char *name, loff_t sz, unsigned int flags)
+{
+       int r, fd;
+
+       fd = sys_memfd_create(name, flags);
+       if (fd < 0) {
+               printf("memfd_create(\"%s\", %u) failed: %m\n",
+                      name, flags);
+               abort();
+       }
+
+       r = ftruncate(fd, sz);
+       if (r < 0) {
+               printf("ftruncate(%llu) failed: %m\n", (unsigned long long)sz);
+               abort();
+       }
+
+       return fd;
+}
+
+static __u64 mfd_assert_get_seals(int fd)
+{
+       long r;
+
+       r = fcntl(fd, F_GET_SEALS);
+       if (r < 0) {
+               printf("GET_SEALS(%d) failed: %m\n", fd);
+               abort();
+       }
+
+       return r;
+}
+
+static void mfd_assert_has_seals(int fd, __u64 seals)
+{
+       __u64 s;
+
+       s = mfd_assert_get_seals(fd);
+       if (s != seals) {
+               printf("%llu != %llu = GET_SEALS(%d)\n",
+                      (unsigned long long)seals, (unsigned long long)s, fd);
+               abort();
+       }
+}
+
+static void mfd_assert_add_seals(int fd, __u64 seals)
+{
+       long r;
+       __u64 s;
+
+       s = mfd_assert_get_seals(fd);
+       r = fcntl(fd, F_ADD_SEALS, seals);
+       if (r < 0) {
+               printf("ADD_SEALS(%d, %llu -> %llu) failed: %m\n",
+                      fd, (unsigned long long)s, (unsigned long long)seals);
+               abort();
+       }
+}
+
+static int mfd_busy_add_seals(int fd, __u64 seals)
+{
+       long r;
+       __u64 s;
+
+       r = fcntl(fd, F_GET_SEALS);
+       if (r < 0)
+               s = 0;
+       else
+               s = r;
+
+       r = fcntl(fd, F_ADD_SEALS, seals);
+       if (r < 0 && errno != EBUSY) {
+               printf("ADD_SEALS(%d, %llu -> %llu) didn't fail as expected with EBUSY: %m\n",
+                      fd, (unsigned long long)s, (unsigned long long)seals);
+               abort();
+       }
+
+       return r;
+}
+
+static void *mfd_assert_mmap_shared(int fd)
+{
+       void *p;
+
+       p = mmap(NULL,
+                MFD_DEF_SIZE,
+                PROT_READ | PROT_WRITE,
+                MAP_SHARED,
+                fd,
+                0);
+       if (p == MAP_FAILED) {
+               printf("mmap() failed: %m\n");
+               abort();
+       }
+
+       return p;
+}
+
+static void *mfd_assert_mmap_private(int fd)
+{
+       void *p;
+
+       p = mmap(NULL,
+                MFD_DEF_SIZE,
+                PROT_READ | PROT_WRITE,
+                MAP_PRIVATE,
+                fd,
+                0);
+       if (p == MAP_FAILED) {
+               printf("mmap() failed: %m\n");
+               abort();
+       }
+
+       return p;
+}
+
+static int global_mfd = -1;
+static void *global_p = NULL;
+
+static int sealing_thread_fn(void *arg)
+{
+       int sig, r;
+
+       /*
+        * This thread first waits 200ms so any pending operation in the parent
+        * is correctly started. After that, it tries to seal @global_mfd as
+        * SEAL_WRITE. This _must_ fail as the parent thread has a read() into
+        * that memory mapped object still ongoing.
+        * We then wait one more second and try sealing again. This time it
+        * must succeed as there shouldn't be anyone else pinning the pages.
+        */
+
+       /* wait 200ms for FUSE-request to be active */
+       usleep(200000);
+
+       /* unmount mapping before sealing to avoid i_mmap_writable failures */
+       munmap(global_p, MFD_DEF_SIZE);
+
+       /* Try sealing the global file; expect EBUSY or success. Current
+        * kernels will never succeed, but in the future, kernels might
+        * implement page-replacements or other fancy ways to avoid racing
+        * writes. */
+       r = mfd_busy_add_seals(global_mfd, F_SEAL_WRITE);
+       if (r >= 0) {
+               printf("HURRAY! This kernel fixed GUP races!\n");
+       } else {
+               /* wait 1s more so the FUSE-request is done */
+               sleep(1);
+
+               /* try sealing the global file again */
+               mfd_assert_add_seals(global_mfd, F_SEAL_WRITE);
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+static pid_t spawn_sealing_thread(void)
+{
+       uint8_t *stack;
+       pid_t pid;
+
+       stack = malloc(STACK_SIZE);
+       if (!stack) {
+               printf("malloc(STACK_SIZE) failed: %m\n");
+               abort();
+       }
+
+       pid = clone(sealing_thread_fn,
+                   stack + STACK_SIZE,
+                   SIGCHLD | CLONE_FILES | CLONE_FS | CLONE_VM,
+                   NULL);
+       if (pid < 0) {
+               printf("clone() failed: %m\n");
+               abort();
+       }
+
+       return pid;
+}
+
+static void join_sealing_thread(pid_t pid)
+{
+       waitpid(pid, NULL, 0);
+}
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+       static const char zero[MFD_DEF_SIZE];
+       int fd, mfd, r;
+       void *p;
+       int was_sealed;
+       pid_t pid;
+
+       if (argc < 2) {
+               printf("error: please pass path to file in fuse_mnt mount-point\n");
+               abort();
+       }
+
+       /* open FUSE memfd file for GUP testing */
+       printf("opening: %s\n", argv[1]);
+       fd = open(argv[1], O_RDONLY | O_CLOEXEC);
+       if (fd < 0) {
+               printf("cannot open(\"%s\"): %m\n", argv[1]);
+               abort();
+       }
+
+       /* create new memfd-object */
+       mfd = mfd_assert_new("kern_memfd_fuse",
+                            MFD_DEF_SIZE,
+                            MFD_CLOEXEC | MFD_ALLOW_SEALING);
+
+       /* mmap memfd-object for writing */
+       p = mfd_assert_mmap_shared(mfd);
+
+       /* pass mfd+mapping to a separate sealing-thread which tries to seal
+        * the memfd objects with SEAL_WRITE while we write into it */
+       global_mfd = mfd;
+       global_p = p;
+       pid = spawn_sealing_thread();
+
+       /* Use read() on the FUSE file to read into our memory-mapped memfd
+        * object. This races the other thread which tries to seal the
+        * memfd-object.
+        * If @fd is on the memfd-fake-FUSE-FS, the read() is delayed by 1s.
+        * This guarantees that the receive-buffer is pinned for 1s until the
+        * data is written into it. The racing ADD_SEALS should thus fail as
+        * the pages are still pinned. */
+       r = read(fd, p, MFD_DEF_SIZE);
+       if (r < 0) {
+               printf("read() failed: %m\n");
+               abort();
+       } else if (!r) {
+               printf("unexpected EOF on read()\n");
+               abort();
+       }
+
+       was_sealed = mfd_assert_get_seals(mfd) & F_SEAL_WRITE;
+
+       /* Wait for sealing-thread to finish and verify that it
+        * successfully sealed the file after the second try. */
+       join_sealing_thread(pid);
+       mfd_assert_has_seals(mfd, F_SEAL_WRITE);
+
+       /* *IF* the memfd-object was sealed at the time our read() returned,
+        * then the kernel did a page-replacement or canceled the read() (or
+        * whatever magic it did..). In that case, the memfd object is still
+        * all zero.
+        * In case the memfd-object was *not* sealed, the read() was successfull
+        * and the memfd object must *not* be all zero.
+        * Note that in real scenarios, there might be a mixture of both, but
+        * in this test-cases, we have explicit 200ms delays which should be
+        * enough to avoid any in-flight writes. */
+
+       p = mfd_assert_mmap_private(mfd);
+       if (was_sealed && memcmp(p, zero, MFD_DEF_SIZE)) {
+               printf("memfd sealed during read() but data not discarded\n");
+               abort();
+       } else if (!was_sealed && !memcmp(p, zero, MFD_DEF_SIZE)) {
+               printf("memfd sealed after read() but data discarded\n");
+               abort();
+       }
+
+       close(mfd);
+       close(fd);
+
+       printf("fuse: DONE\n");
+
+       return 0;
+}