linux 内核、用户空间缓冲区、access_ok 和 wait 是否会创建竞争条件？

Question

在以下代码（字符驱动程序的 read 实现）中，MMU TLB 条目是否有可能在 wait_event_interruptible 期间更改，使得 __put_user即使 access_ok 成功也会导致异常？

是否可以锁定用户缓冲区，使其在请求期间保持有效？

在 wait_event_interruptible 返回后重复 access_ok 检查是否可以保证安全？

ssize_t mydriver_pkt_read( struct file* filp, char __user* const buff, size_t count, loff_t* offp )
{
  struct mydriver_pkt_private* priv;
  volatile unsigned short* iobase;
  unsigned next;
  char __user* p = buff;

  if (count <= 0) return -EINVAL;
  if (!access_ok(VERIFY_WRITE, buff, count)) return -EFAULT;

  priv = (struct mydriver_pkt_private*)filp->private_data;
  iobase = priv->iobase;

  next = priv->retained;
  if ((next & PKTBUF_FLAG_NOTEMPTY) == 0) {
    next = ioread16(iobase);
    if ((next & PKTBUF_FLAG_NOTEMPTY) == 0) { // no data, start blocking read
      iowrite16(1, iobase); // enable interrupts
      if (wait_event_interruptible(priv->wait_for_ringbuffer, (priv->retained & PKTBUF_FLAG_NOTEMPTY)))
          return -ERESTARTSYS;
      next = priv->retained;
    }
  }

  while (count > 0) {
    __put_user( (char)next, p );
    p++;
    count--;
    next = ioread16(iobase);
    if ((next & PKTBUF_FLAG_STARTPKT) || !(next & PKTBUF_FLAG_NOTEMPTY)) {
      priv->retained = next;
      return (p - buff);
    }
  }

  /* discard remainder of packet */
  do {
    next = ioread16(iobase);
  } while ((next & PKTBUF_FLAG_NOTEMPTY) && !(next & PKTBUF_FLAG_STARTPKT));
  priv->retained = next;
  return (p - buff);
}

独家开放码：

int mydriver_pkt_open( struct inode* inode, struct file* filp )
{
  struct mydriver_pkt_private* priv;

  priv = container_of(inode->i_cdev, struct mydriver_pkt_private, cdevnode);

  if (atomic_cmpxchg(&priv->inuse, 0, 1))
    return -EBUSY;

  nonseekable_open(inode, filp);

  filp->private_data = priv;
  return 0;
}

Answer 1

除非您持有 mm_sem 信号量，否则页表可以随时更改（通过同一进程的其他线程从不同处理器取消映射页面，或者通过从页面回收进程中逐出）。你甚至不需要睡觉；即使您禁用了抢占，只要 TLB 关闭中断可以到达，这种情况也可能发生。即使中断被禁用，如果您有一台 SMP 机器，即使没有显式的 TLB 刷新，您有时也可以看到页表更新的反映。

access_ok() 仅检查地址范围不与内核空间重叠。因此，它不会告诉您有关页表条目是否允许访问的任何信息 - 但即使您阻止，其结果也不会改变。如果访问被拒绝，__put_user() 将返回 -EFAULT，它必须传播到用户空间（即，这里使用 -EFAULT 出错） 。

请注意，put_user() 和 __put_user() 之间的唯一区别是 put_user() 执行 access_ok() > 也检查一下。因此，如果您在循环中使用它，提前执行一次 access_ok() 并使用 __put_user() 可能是正确的做法。