Quelle  process_madv.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later

#define _GNU_SOURCE
#include "../kselftest_harness.h"
#include <errno.h>
#include <setjmp.h>
#include <signal.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <linux/mman.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <unistd.h>
#include <sched.h>
#include "vm_util.h"

#include "../pidfd/pidfd.h"

FIXTURE(process_madvise)
{
 unsigned long page_size;
 pid_t child_pid;
 int remote_pidfd;
 int pidfd;
};

FIXTURE_SETUP(process_madvise)
{
 self->page_size = (unsigned long)sysconf(_SC_PAGESIZE);
 self->pidfd = PIDFD_SELF;
 self->remote_pidfd = -1;
 self->child_pid = -1;
};

FIXTURE_TEARDOWN_PARENT(process_madvise)
{
 /* This teardown is guaranteed to run, even if tests SKIP or ASSERT */
 if (self->child_pid > 0) {
  kill(self->child_pid, SIGKILL);
  waitpid(self->child_pid, NULL, 0);
 }

 if (self->remote_pidfd >= 0)
  close(self->remote_pidfd);
}

static ssize_t sys_process_madvise(int pidfd, const struct iovec *iovec,
       size_t vlen, int advice, unsigned int flags)
{
 return syscall(__NR_process_madvise, pidfd, iovec, vlen, advice, flags);
}

/*
 * This test uses PIDFD_SELF to target the current process. The main
 * goal is to verify the basic behavior of process_madvise() with
 * a vector of non-contiguous memory ranges, not its cross-process
 * capabilities.
 */
TEST_F(process_madvise, basic)
{
 const unsigned long pagesize = self->page_size;
 const int madvise_pages = 4;
 struct iovec vec[madvise_pages];
 int pidfd = self->pidfd;
 ssize_t ret;
 char *map;

 /*
 * Create a single large mapping. We will pick pages from this
 * mapping to advise on. This ensures we test non-contiguous iovecs.
 */
 map = mmap(NULL, pagesize * 10, PROT_READ | PROT_WRITE,
     MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
 if (map == MAP_FAILED)
  SKIP(return, "mmap failed, not enough memory.\n");

 /* Fill the entire region with a known pattern. */
 memset(map, 'A', pagesize * 10);

 /*
 * Setup the iovec to point to 4 non-contiguous pages
 * within the mapping.
 */
 vec[0].iov_base = &map[0 * pagesize];
 vec[0].iov_len = pagesize;
 vec[1].iov_base = &map[3 * pagesize];
 vec[1].iov_len = pagesize;
 vec[2].iov_base = &map[5 * pagesize];
 vec[2].iov_len = pagesize;
 vec[3].iov_base = &map[8 * pagesize];
 vec[3].iov_len = pagesize;

 ret = sys_process_madvise(pidfd, vec, madvise_pages, MADV_DONTNEED, 0);
 if (ret == -1 && errno == EPERM)
  SKIP(return,
      "process_madvise() unsupported or permission denied, try running as root.\n");
 else if (errno == EINVAL)
  SKIP(return,
      "process_madvise() unsupported or parameter invalid, please check arguments.\n");

 /* The call should succeed and report the total bytes processed. */
 ASSERT_EQ(ret, madvise_pages * pagesize);

 /* Check that advised pages are now zero. */
 for (int i = 0; i < madvise_pages; i++) {
  char *advised_page = (char *)vec[i].iov_base;

  /* Content must be 0, not 'A'. */
  ASSERT_EQ(*advised_page, '\0');
 }

 /* Check that an un-advised page in between is still 'A'. */
 char *unadvised_page = &map[1 * pagesize];

 for (int i = 0; i < pagesize; i++)
  ASSERT_EQ(unadvised_page[i], 'A');

 /* Cleanup. */
 ASSERT_EQ(munmap(map, pagesize * 10), 0);
}

/*
 * This test deterministically validates process_madvise() with MADV_COLLAPSE
 * on a remote process, other advices are difficult to verify reliably.
 *
 * The test verifies that a memory region in a child process,
 * focus on process_madv remote result, only check addresses and lengths.
 * The correctness of the MADV_COLLAPSE can be found in the relevant test examples in khugepaged.
 */
TEST_F(process_madvise, remote_collapse)
{
 const unsigned long pagesize = self->page_size;
 long huge_page_size;
 int pipe_info[2];
 ssize_t ret;
 struct iovec vec;

 struct child_info {
  pid_t pid;
  void *map_addr;
 } info;

 huge_page_size = read_pmd_pagesize();
 if (huge_page_size <= 0)
  SKIP(return, "Could not determine a valid huge page size.\n");

 ASSERT_EQ(pipe(pipe_info), 0);

 self->child_pid = fork();
 ASSERT_NE(self->child_pid, -1);

 if (self->child_pid == 0) {
  char *map;
  size_t map_size = 2 * huge_page_size;

  close(pipe_info[0]);

  map = mmap(NULL, map_size, PROT_READ | PROT_WRITE,
      MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
  ASSERT_NE(map, MAP_FAILED);

  /* Fault in as small pages */
  for (size_t i = 0; i < map_size; i += pagesize)
   map[i] = 'A';

  /* Send info and pause */
  info.pid = getpid();
  info.map_addr = map;
  ret = write(pipe_info[1], &info, sizeof(info));
  ASSERT_EQ(ret, sizeof(info));
  close(pipe_info[1]);

  pause();
  exit(0);
 }

 close(pipe_info[1]);

 /* Receive child info */
 ret = read(pipe_info[0], &info, sizeof(info));
 if (ret <= 0) {
  waitpid(self->child_pid, NULL, 0);
  SKIP(return, "Failed to read child info from pipe.\n");
 }
 ASSERT_EQ(ret, sizeof(info));
 close(pipe_info[0]);
 self->child_pid = info.pid;

 self->remote_pidfd = syscall(__NR_pidfd_open, self->child_pid, 0);
 ASSERT_GE(self->remote_pidfd, 0);

 vec.iov_base = info.map_addr;
 vec.iov_len = huge_page_size;

 ret = sys_process_madvise(self->remote_pidfd, &vec, 1, MADV_COLLAPSE,
      0);
 if (ret == -1) {
  if (errno == EINVAL)
   SKIP(return, "PROCESS_MADV_ADVISE is not supported.\n");
  else if (errno == EPERM)
   SKIP(return,
       "No process_madvise() permissions, try running as root.\n");
  return;
 }

 ASSERT_EQ(ret, huge_page_size);
}

/*
 * Test process_madvise() with a pidfd for a process that has already
 * exited to ensure correct error handling.
 */
TEST_F(process_madvise, exited_process_pidfd)
{
 const unsigned long pagesize = self->page_size;
 struct iovec vec;
 char *map;
 ssize_t ret;

 map = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1,
     0);
 if (map == MAP_FAILED)
  SKIP(return, "mmap failed, not enough memory.\n");

 vec.iov_base = map;
 vec.iov_len = pagesize;

 /*
 * Using a pidfd for a process that has already exited should fail
 * with ESRCH.
 */
 self->child_pid = fork();
 ASSERT_NE(self->child_pid, -1);

 if (self->child_pid == 0)
  exit(0);

 self->remote_pidfd = syscall(__NR_pidfd_open, self->child_pid, 0);
 ASSERT_GE(self->remote_pidfd, 0);

 /* Wait for the child to ensure it has terminated. */
 waitpid(self->child_pid, NULL, 0);

 ret = sys_process_madvise(self->remote_pidfd, &vec, 1, MADV_DONTNEED,
      0);
 ASSERT_EQ(ret, -1);
 ASSERT_EQ(errno, ESRCH);
}

/*
 * Test process_madvise() with bad pidfds to ensure correct error
 * handling.
 */
TEST_F(process_madvise, bad_pidfd)
{
 const unsigned long pagesize = self->page_size;
 struct iovec vec;
 char *map;
 ssize_t ret;

 map = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1,
     0);
 if (map == MAP_FAILED)
  SKIP(return, "mmap failed, not enough memory.\n");

 vec.iov_base = map;
 vec.iov_len = pagesize;

 /* Using an invalid fd number (-1) should fail with EBADF. */
 ret = sys_process_madvise(-1, &vec, 1, MADV_DONTNEED, 0);
 ASSERT_EQ(ret, -1);
 ASSERT_EQ(errno, EBADF);

 /*
 * Using a valid fd that is not a pidfd (e.g. stdin) should fail
 * with EBADF.
 */
 ret = sys_process_madvise(STDIN_FILENO, &vec, 1, MADV_DONTNEED, 0);
 ASSERT_EQ(ret, -1);
 ASSERT_EQ(errno, EBADF);
}

/*
 * Test that process_madvise() rejects vlen > UIO_MAXIOV.
 * The kernel should return -EINVAL when the number of iovecs exceeds 1024.
 */
TEST_F(process_madvise, invalid_vlen)
{
 const unsigned long pagesize = self->page_size;
 int pidfd = self->pidfd;
 struct iovec vec;
 char *map;
 ssize_t ret;

 map = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1,
     0);
 if (map == MAP_FAILED)
  SKIP(return, "mmap failed, not enough memory.\n");

 vec.iov_base = map;
 vec.iov_len = pagesize;

 ret = sys_process_madvise(pidfd, &vec, 1025, MADV_DONTNEED, 0);
 ASSERT_EQ(ret, -1);
 ASSERT_EQ(errno, EINVAL);

 /* Cleanup. */
 ASSERT_EQ(munmap(map, pagesize), 0);
}

/*
 * Test process_madvise() with an invalid flag value. Currently, only a flag
 * value of 0 is supported. This test is reserved for the future, e.g., if
 * synchronous flags are added.
 */
TEST_F(process_madvise, flag)
{
 const unsigned long pagesize = self->page_size;
 unsigned int invalid_flag;
 int pidfd = self->pidfd;
 struct iovec vec;
 char *map;
 ssize_t ret;

 map = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1,
     0);
 if (map == MAP_FAILED)
  SKIP(return, "mmap failed, not enough memory.\n");

 vec.iov_base = map;
 vec.iov_len = pagesize;

 invalid_flag = 0x80000000;

 ret = sys_process_madvise(pidfd, &vec, 1, MADV_DONTNEED, invalid_flag);
 ASSERT_EQ(ret, -1);
 ASSERT_EQ(errno, EINVAL);

 /* Cleanup. */
 ASSERT_EQ(munmap(map, pagesize), 0);
}

TEST_HARNESS_MAIN