mm: fix exec activate_mm vs TLB shootdown and lazy tlb switching race
authorNicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Mon, 14 Sep 2020 04:52:16 +0000 (14:52 +1000)
committerMichael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>
Wed, 16 Sep 2020 02:24:31 +0000 (12:24 +1000)
Reading and modifying current->mm and current->active_mm and switching
mm should be done with irqs off, to prevent races seeing an intermediate
state.

This is similar to commit 38cf307c1f20 ("mm: fix kthread_use_mm() vs TLB
invalidate"). At exec-time when the new mm is activated, the old one
should usually be single-threaded and no longer used, unless something
else is holding an mm_users reference (which may be possible).

Absent other mm_users, there is also a race with preemption and lazy tlb
switching. Consider the kernel_execve case where the current thread is
using a lazy tlb active mm:

  call_usermodehelper()
    kernel_execve()
      old_mm = current->mm;
      active_mm = current->active_mm;
      *** preempt *** -------------------->  schedule()
                                               prev->active_mm = NULL;
                                               mmdrop(prev active_mm);
                                             ...
                      <--------------------  schedule()
      current->mm = mm;
      current->active_mm = mm;
      if (!old_mm)
          mmdrop(active_mm);

If we switch back to the kernel thread from a different mm, there is a
double free of the old active_mm, and a missing free of the new one.

Closing this race only requires interrupts to be disabled while ->mm
and ->active_mm are being switched, but the TLB problem requires also
holding interrupts off over activate_mm. Unfortunately not all archs
can do that yet, e.g., arm defers the switch if irqs are disabled and
expects finish_arch_post_lock_switch() to be called to complete the
flush; um takes a blocking lock in activate_mm().

So as a first step, disable interrupts across the mm/active_mm updates
to close the lazy tlb preempt race, and provide an arch option to
extend that to activate_mm which allows architectures doing IPI based
TLB shootdowns to close the second race.

This is a bit ugly, but in the interest of fixing the bug and backporting
before all architectures are converted this is a compromise.

Signed-off-by: Nicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Acked-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>
Link: https://lore.kernel.org/r/20200914045219.3736466-2-npiggin@gmail.com
arch/Kconfig
fs/exec.c

index af14a56..94821e3 100644 (file)
@@ -414,6 +414,13 @@ config MMU_GATHER_NO_GATHER
        bool
        depends on MMU_GATHER_TABLE_FREE
 
+config ARCH_WANT_IRQS_OFF_ACTIVATE_MM
+       bool
+       help
+         Temporary select until all architectures can be converted to have
+         irqs disabled over activate_mm. Architectures that do IPI based TLB
+         shootdowns should enable this.
+
 config ARCH_HAVE_NMI_SAFE_CMPXCHG
        bool
 
index a91003e..d4fb18b 100644 (file)
--- a/fs/exec.c
+++ b/fs/exec.c
@@ -1130,11 +1130,24 @@ static int exec_mmap(struct mm_struct *mm)
        }
 
        task_lock(tsk);
-       active_mm = tsk->active_mm;
        membarrier_exec_mmap(mm);
-       tsk->mm = mm;
+
+       local_irq_disable();
+       active_mm = tsk->active_mm;
        tsk->active_mm = mm;
+       tsk->mm = mm;
+       /*
+        * This prevents preemption while active_mm is being loaded and
+        * it and mm are being updated, which could cause problems for
+        * lazy tlb mm refcounting when these are updated by context
+        * switches. Not all architectures can handle irqs off over
+        * activate_mm yet.
+        */
+       if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_WANT_IRQS_OFF_ACTIVATE_MM))
+               local_irq_enable();
        activate_mm(active_mm, mm);
+       if (IS_ENABLED(CONFIG_ARCH_WANT_IRQS_OFF_ACTIVATE_MM))
+               local_irq_enable();
        tsk->mm->vmacache_seqnum = 0;
        vmacache_flush(tsk);
        task_unlock(tsk);