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NOM
ioctl_userfaultfd - Créer un descripteur de fichier pour gérer les erreurs de pagination
dans l'espace utilisateur
SYNOPSIS
#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, int cmd, ...);
DESCRIPTION
Diverses opérations ioctl(2) peuvent être effectuées sur un objet userfaultfd (créé par un
appel à userfaultfd(2)) en utilisant des appels sous la forme :
ioctl(fd, cmd, argp);
Dans ce qui précède, fd est un descripteur de fichier se rapportant à un objet
userfaultfd, cmd étant une des commandes ci-dessous et argp étant un pointeur vers une
structure de données spécifique à cmd.
Les opérations ioctl(2) sont décrites ci-dessous. Celles UFFDIO_API, UFFDIO_REGISTER et
UFFDIO_UNREGISTER sont utilisées pour configurer le comportement de userfaultfd. Ces
opérations permettent à l'appelant de choisir les fonctionnalités qui seront activées et
le type d'événement transmis à l'application. Ces opérations permettent à l'application
appelante de résoudre des événements de problèmes de pages.
UFFDIO_API
(Depuis Linux 4.3). Activer l'opération de userfaultfd et effectuer la poignée de main de
l'API.
Le paramètre argp est un pointeur vers une structure uffdio_api, définie en tant que :
struct uffdio_api {
__u64 api; /* Version de l'API demandée (entrée) */
__u64 features; /* Fonctionnalités demandées (entrée/sortie) */
__u64 ioctls; /* Opérations ioctl() disponibles (sortie) */
};
Le champ api reflète la version de l'API demandée par l'application.
Le noyau vérifie qu'il peut gérer la version de l'API demandée et il positionne les champs
features et ioctls à des masques de bit représentant toutes les fonctions disponibles et
les opérations ioctl(2) génériques disponibles.
Pour les versions du noyau Linux antérieures à la 4.11, le champ features doit être
initialisé à zéro avant l'appel UFFDIO_API, et zéro (c'est-à-dire pas de bit de
fonctionnalité) est mis dans le champ features par le noyau à partir du retour de
ioctl(2).
À partir de Linux 4.11, le champ features peut être utilisé pour demander si des fonctions
particulières sont prises en charge et pour activer explicitement des fonctionnalités
userfaultfd désactivées par défaut. Le noyau signale toujours toutes les fonctions
disponibles dans le champ features.
Pour activer les fonctionnalités userfaultfd, l'application doit positionner un bit
correspondant à chaque fonction qu'il veut activer dans le champ features. Si le noyau
gère toutes les fonctionnalités demandées, il les activera. Sinon, il mettra zéro dans la
structure uffdio_api renvoyée et il renverra EINVAL.
Les bits fonctionnels suivants peuvent être positionnés :
UFFD_FEATURE_EVENT_FORK (depuis Linux 4.11)
Quand cette fonctionnalité est activée, les objets userfaultfd associés à un
processus parent sont dupliqués dans un processus enfant lors d'un fork(2) et un
événement UFFD_EVENT_FORK est généré sur le moniteur du userfaultfd
UFFD_FEATURE_EVENT_REMAP (depuis Linux 4.11)
Si cette fonctionnalité est activée, quand le processus fautif appelle mremap(2),
le moniteur userfaultfd recevra un événement de type UFFD_EVENT_REMAP.
UFFD_FEATURE_EVENT_REMOVE (depuis Linux 4.11)
Si cette fonctionnalité est ativée, quand le processus fautif appelle madvise(2)
avec les valeurs MADV_DONTNEED ou MADV_REMOVE pour libérer une zone de mémoire
virtuelle, le moniteur userfaultfd recevra un événement de type UFFD_EVENT_REMOVE.
UFFD_FEATURE_EVENT_UNMAP (depuis Linux 4.11)
Si cette fonctionnalité est activée, quand le processus fautif désassocie la
mémoire virtuelle explicitement avec munmap(2), ou implicitement lors d'un mmap(2)
ou d'un mremap(2), le moniteur userfaultfd recevra un événement de type
UFFD_EVENT_UNMAP.
UFFD_FEATURE_MISSING_HUGETLBFS (depuis Linux 4.11)
Si ce bit fonctionnel est positionné, le noyau gère l'enregistrement des plages
userfaultfd par défaut dans les zones hugetlbfs de mémoire virtuelle
UFFD_FEATURE_MISSING_SHMEM (depuis Linux 4.11)
Si ce bit fonctionnel est positionné, le noyau prend en charge l'enregistrement de
plages userfaultfd dans les zones de mémoire partagées. Cela comprend toutes les
APIs de mémoire partagée du noyau : la mémoire partagée System V, tmpfs(5), les
tableaux partagés de /dev/zero, mmap(2) avec l'attribut MAP_SHARED positionné,
memfd_create(2) et ainsi de suite.
UFFD_FEATURE_SIGBUS (depuis Linux 4.14)
Si ce bit fonctionnel est positionné, aucun événement d'erreur de page
(UFFD_EVENT_PAGEFAULT) ne sera généré. Un signal SIGBUS sera plutôt envoyé au
processus fautif. Les applications qui utilisent cette fonctionnalité n'exigeront
pas qu'on utilise un moniteur userfaultfd pour gérer les accès mémoire aux régions
enregistrées avec userfaultfd.
Le champ ioctls renvoyé peut contenir les bits suivants :
1 << _UFFDIO_API
L'opération UFFDIO_API est prise en charge.
1 << _UFFDIO_REGISTER
L'opération UFFDIO_REGISTER est prise en charge.
1 << _UFFDIO_UNREGISTER
L'opération UFFDIO_UNREGISTER est prise en charge.
Cette opération ioctl(2) renvoie 0 en cas de succès. En cas d'erreur, -1 est renvoyé et
errno est positionné pour indiquer l'origine de l'erreur. Parmi les erreurs possibles :
EFAULT argp renvoie à une adresse en dehors de l'espace d'adressage accessible du
processus appelant.
EINVAL Le userfaultfd a déjà été activé par une précédente opération UFFDIO_API.
EINVAL La version de l'API demandée dans le champ api n'est pas prise en charge par ce
noyau ou le champ features passé au noyau comprend des bits non gérés par la
version actuelle du noyau.
UFFDIO_REGISTER
(Depuis Linux 4.3). Enregistrer une plage d'adresse mémoire avec l'objet userfaultfd. Les
pages de cette plage doivent être « compatibles »
Jusqu'au noyau 4.11 de Linux, seules les plages anonymes privées sont compatibles pour un
enregistrement avec UFFDIO_REGISTER.
Depuis Linux 4.11, hugetlbfs et les plages de mémoire partagée sont aussi compatibles avec
UFFDIO_REGISTER.
Le paramètre argp est un pointeur vers une structure uffdio_register, définie en tant
que :
struct uffdio_range {
__u64 start; /* Début de la plage */
__u64 len; /* Longueur de la plage (octets) */
};
struct uffdio_register {
struct uffdio_range range;
__u64 mode; /* Mode désiré de l'opération (entrée) */
__u64 ioctls; /* Opérations ioctl() disponibles (sortie) */
};
Le champ range définit une plage de mémoire commençant à start et s'étendant sur len
octets qui doit être gérée par userfaultfd.
Le champ mode définit le mode d'opération désiré pour cette région de mémoire. Les valeurs
suivantes peuvent être mises en bits et liées pour positionner le mode userfaultfd pour la
plage indiquée :
UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING
Retrouver les erreurs de pages du fait de pages absentes.
UFFDIO_REGISTER_MODE_WP
Retrouver des erreurs de page du fait de pages protégées en écriture.
Actuellement, le seul mode pris en charge est UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING.
Si l'opération réussit, le noyau modifie le champ du masque de bit ioctls pour indiquer
les opérations ioctl(2) disponibles sur la plage indiquée. Ce masque de bit renvoyé est le
même que pour UFFDIO_API.
Cette opération ioctl(2) renvoie 0 en cas de succès. En cas d'erreur, -1 est renvoyé et
errno est positionné pour indiquer l'origine de l'erreur. Parmi les erreurs possibles :
EBUSY Un tableau de la plage indiquée est enregistré avec un autre objet userfaultfd.
EFAULT argp renvoie à une adresse en dehors de l'espace d'adressage accessible du
processus appelant.
EINVAL Un bit non valable ou non pris en charge a été indiqué dans le champ mode ; ou le
champ mode valait zéro.
EINVAL Il n'y a pas de tableau dans la plage d'adresse indiquée.
EINVAL range.start ou range.len n'est pas un multiple de la taille de la page du système ;
ou range.len vaut zéro ; ou ces champs ne sont pas valables pour d'autres raisons.
EINVAL Un tableau incompatible est présent dans la plage d'adresse indiquée.
UFFDIO_UNREGISTER
(Depuis Linux 4.3). Désenregistre une plage d'adresse mémoire de userfaultfd. Les pages de
cette plage doivent être « compatibles » (voir la description de UFFDIO_REGISTER).
La plage d'adresse à désenregistrer est indiquée dans la structure uffdio_range vers
laquelle pointe argp.
Cette opération ioctl(2) renvoie 0 en cas de succès. En cas d'erreur, -1 est renvoyé et
errno est positionné pour indiquer l'origine de l'erreur. Parmi les erreurs possibles :
EINVAL Le champ start ou len de la structure ufdio_range n'était pas un multiple de la
taille de la page système ; ou bien le champ len valait zéro ; ou ces champs
n'étaient pas valables pour d'autres raisons.
EINVAL Un tableau incompatible est présent dans la plage d'adresse indiquée.
EINVAL Il n'y avait pas de tableau dans la plage d'adresse spécifiée.
UFFDIO_COPY
(Depuis Linux 4.3). Copier de manière atomique un bloc de mémoire continu dans la plage
enregistrée pour le userfault et réveiller éventuellement les threads bloqués. Les
adresses source et cible et le nombre d'octets à copier sont indiqués dans les champs src,
dst et len de la structure uffdio_copy vers laquelle pointe argp :
struct uffdio_copy {
__u64 dst; /* Cible de la copie */
__u64 src; /* Origine de la copie */
__u64 len; /* Nombre d'octets à copier */
__u64 mode; /* Drapeaux contrôlant le comportement de la copie */
__s64 copy; /* Nombre d'octets copiés ou erreurs de refus */
};
La valeur suivante peut être liée en bits à mode pour modifier le comportement de
l'opération UFFDIO_COPY :
UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE
Ne pas réveiller le thread qui attend la résolution d'une erreur de page
Le champ copy est utilisé par le noyau pour renvoyer le nombre d'octets copiés ou une
erreur (une valeur négative à la façon errno). Si la valeur renvoyée dans copy ne
correspond pas à celle indiquée dans len, l'opération échoue avec l'erreur EAGAIN. Le
champ copy n'est fait que pour la sortie ; il n'est pas lu par l'opération UFFDIO_COPY.
Cette opération ioctl(2) renvoie 0 en cas de succès. Dans ce cas, toute la zone a été
copiée. En cas d'erreur, -1 est renvoyé et errno est positionné pour indiquer l'origine de
l'erreur. Parmi les erreurs possibles :
EAGAIN Le nombre d'octets copiés (à savoir la valeur renvoyée dans le champ copy) n'est
pas la même que celle indiquée dans le champ len.
EINVAL dst ou len n'était pas un multiple de la taille de la page du système ou la plage
indiquée dans src et len ou dst et len n'était pas valable.
EINVAL Un bit non valable a été indiqué dans le champ mode.
ENOENT (depuis Linux 4.11)
Le processus fautif a modifié sa structure de mémoire virtuelle en même temps
qu'une opération UFFDIO_COPY remarquable.
ENOSPC (de Linux 4.11 à Linux 4.13)
Le processus fautif a quitté au moment de l'opération UFFDIO_COPY.
ESRCH (depuis Linux 4.13)
Le processus fautif a quitté au moment de l'opération UFFDIO_COPY.
UFFDIO_ZEROPAGE
(Depuis Linux 4.3). Remplit de zéros une plage mémoire enregistrée avec userfaultfd.
La plage demandée est indiquée par le champ range de la structure uffdio_zeropage vers
laquelle pointe argp :
struct uffdio_zeropage {
struct uffdio_range range;
__u64 mode; /* Drapeaux contrôlant le comportement de la copie */
__s64 zeropage; /* Nombre d'octets remplis de zéros ou d'erreurs de refus */
};
La valeur suivante peut être mise en bit et liée dans mode pour modifier le comportement
de l'opération UFFDIO_ZEROPAGE :
UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE
Ne pas réveiller le thread qui attend la résolution d'une erreur de page.
Le champ zeropage est utilisé par le noyau pour renvoyer le nombre d'octets remplis de
zéros, ou une erreur de la même manière que UFFDIO_COPY. Si la valeur renvoyée dans le
champ zeropage ne correspond pas à celle indiquée dans range.len, l'opération échoue avec
l'erreur EAGAIN. Le champ zeropage ne sert qu'à la sortie ; il n'est pas lu par
l'opération UFFDIO_ZEROPAGE.
L'opération ioctl(2) renvoie 0 en cas de succès. Dans ce cas, toute la zone a été remplie
de zéros. En cas d'erreur, -1 est renvoyé et errno est positionné pour indiquer l'origine
de l'erreur. Parmi les erreurs possibles :
EAGAIN Le nombre d'octets remplis de zéros (c'est-à-dire la valeur renvoyée dans le champ
zeropage) ne correspond pas à la valeur indiquée dans le champ range.len.
EINVAL range.start ou range.len n'était pas un multiple de la taille de la page du
système ; ou range.len était de zéro ; ou la plage indiquée n'était pas valable.
EINVAL Un bit non valable a été indiqué dans le champ mode.
ESRCH (depuis Linux 4.13)
Le processus fautif a quitté au moment de l'opération UFFDIO_ZEROPAGE.
UFFDIO_WAKE
(Depuis Linux 4.3). Réveiller le thread qui attend la résolution de l'erreur de page sur
une plage d'adresse mémoire indiquée.
L'opération UFFDIO_WAKE est utilisée avec les opérations UFFDIO_COPY et UFFDIO_ZEROPAGE,
dont le bit UFFDIO_COPY_MODE_DONTWAKE ou UFFDIO_ZEROPAGE_MODE_DONTWAKE est défini dan le
champ mode. Le moniteur userfault peut effectuer plusieurs opérations UFFDIO_COPY et
UFFDIO_ZEROPAGE automatiquement, puis réveiller explicitement le thread fautif en
utilisant UFFDIO_WAKE.
Le paramètre argp est un pointeur vers une structure uffdio_range (présentée ci-dessus)
qui indique la plage d'adresse.
Cette opération ioctl(2) renvoie 0 en cas de succès. En cas d'erreur, -1 est renvoyé et
errno est positionné pour indiquer l'origine de l'erreur. Parmi les erreurs possibles :
EINVAL Le champ start ou len de la structure ufdio_range n'était pas un multiple de la
taille de la page système ; ou len était zéro ; ou la plage indiquée n'était pas
valable pour une autre raison.
VALEUR RENVOYÉE
Voir les descriptions des opérations individuelles ci-dessus.
ERREURS
Voir les descriptions des opérations individuelles ci-dessus. En outre, les erreurs
générales suivantes peuvent se produire pour toutes les opérations décrites ci-dessus :
EFAULT argp pointe vers une adresse illégale.
EINVAL (Pour toutes les opérations, sauf UFFDIO_API). L'objet userfaultfd n'a pas encore
été activé (avec l'opération UFFDIO_API).
CONFORMITÉ
Ces opérations ioctl(2) sont spécifiques à Linux.
BOGUES
Afin de détecter les fonctionnalités userfault disponibles et d'activer des sous-parties
de celles-ci, le descripteur de fichier userfaultfd doit être fermé après la première
opération UFFDIO_API qui recherche la disponibilité des fonctionnalités, puis réouvert
avant la deuxième opération UFFDIO_API qui active les fonctionnalités désirées.
EXEMPLES
Voir userfaultfd(2).
VOIR AUSSI
ioctl(2), mmap(2), userfaultfd(2)
Documentation/admin-guide/mm/userfaultfd.rst dans l'arborescence des sources du noyau
Linux
COLOPHON
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Vignaud <tvignaud@mandriva.com>, François Micaux, Alain Portal <aportal@univ-montp2.fr>,
Jean-Philippe Guérard <fevrier@tigreraye.org>, Jean-Luc Coulon (f5ibh) <jean-
luc.coulon@wanadoo.fr>, Julien Cristau <jcristau@debian.org>, Thomas Huriaux
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Barbier <barbier@debian.org>, David Prévot <david@tilapin.org> et Jean-Philippe MENGUAL
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