tests/sys/vm/mmap_test.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2009   Simon L. Nielsen <simon@FreeBSD.org>,
   3  *                      Bjoern A. Zeeb <bz@FreeBSD.org>
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD$
  27  */
  28
  29 #include <sys/param.h>
  30 #include <sys/mman.h>
  31 #include <sys/sysctl.h>
  32
  33 #include <atf-c.h>
  34 #include <errno.h>
  35 #include <fcntl.h>
  36 #include <stdarg.h>
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <stdlib.h>
  39
  40 static const struct {
  41         void    *addr;
  42         int     ok[2];  /* Depending on security.bsd.map_at_zero {0, !=0}. */
  43 } map_at_zero_tests[] = {
  44         { (void *)0,                    { 0, 1 } }, /* Test sysctl. */
  45         { (void *)1,                    { 0, 0 } },
  46         { (void *)(PAGE_SIZE - 1),      { 0, 0 } },
  47         { (void *)PAGE_SIZE,            { 1, 1 } },
  48         { (void *)-1,                   { 0, 0 } },
  49         { (void *)(-PAGE_SIZE),         { 0, 0 } },
  50         { (void *)(-1 - PAGE_SIZE),     { 0, 0 } },
  51         { (void *)(-1 - PAGE_SIZE - 1), { 0, 0 } },
  52         { (void *)(0x1000 * PAGE_SIZE), { 1, 1 } },
  53 };
  54
  55 #define MAP_AT_ZERO     "security.bsd.map_at_zero"
  56
  57 ATF_TC_WITHOUT_HEAD(mmap__map_at_zero);
  58 ATF_TC_BODY(mmap__map_at_zero, tc)
  59 {
  60         void *p;
  61         size_t len;
  62         unsigned int i;
  63         int map_at_zero;
  64
  65         len = sizeof(map_at_zero);
  66         if (sysctlbyname(MAP_AT_ZERO, &map_at_zero, &len, NULL, 0) == -1) {
  67                 atf_tc_skip("sysctl for %s failed: %s\n", MAP_AT_ZERO,
  68                     strerror(errno));
  69                 return;
  70         }
  71
  72         /* Normalize to 0 or 1 for array access. */
  73         map_at_zero = !!map_at_zero;
  74
  75         for (i = 0; i < nitems(map_at_zero_tests); i++) {
  76                 p = mmap((void *)map_at_zero_tests[i].addr, PAGE_SIZE,
  77                     PROT_READ | PROT_WRITE | PROT_EXEC, MAP_ANON | MAP_FIXED,
  78                     -1, 0);
  79                 if (p == MAP_FAILED) {
  80                         ATF_CHECK_MSG(map_at_zero_tests[i].ok[map_at_zero] == 0,
  81                             "mmap(%p, ...) failed", map_at_zero_tests[i].addr);
  82                 } else {
  83                         ATF_CHECK_MSG(map_at_zero_tests[i].ok[map_at_zero] == 1,
  84                             "mmap(%p, ...) succeeded: p=%p\n",
  85                             map_at_zero_tests[i].addr, p);
  86                 }
  87         }
  88 }
  89
  90 static void
  91 checked_mmap(int prot, int flags, int fd, int error, const char *msg)
  92 {
  93         void *p;
  94         int pagesize;
  95
  96         ATF_REQUIRE((pagesize = getpagesize()) > 0);
  97         p = mmap(NULL, pagesize, prot, flags, fd, 0);
  98         if (p == MAP_FAILED) {
  99                 if (error == 0)
 100                         ATF_CHECK_MSG(0, "%s failed with errno %d", msg,
 101                             errno);
 102                 else
 103                         ATF_CHECK_EQ_MSG(error, errno,
 104                             "%s failed with wrong errno %d (expected %d)", msg,
 105                             errno, error);
 106         } else {
 107                 ATF_CHECK_MSG(error == 0, "%s succeeded", msg);
 108                 munmap(p, pagesize);
 109         }
 110 }
 111
 112 ATF_TC_WITHOUT_HEAD(mmap__bad_arguments);
 113 ATF_TC_BODY(mmap__bad_arguments, tc)
 114 {
 115         int devstatfd, pagesize, shmfd, zerofd;
 116
 117         ATF_REQUIRE((pagesize = getpagesize()) > 0);
 118         ATF_REQUIRE((devstatfd = open("/dev/devstat", O_RDONLY)) >= 0);
 119         ATF_REQUIRE((shmfd = shm_open(SHM_ANON, O_RDWR, 0644)) >= 0);
 120         ATF_REQUIRE(ftruncate(shmfd, pagesize) == 0);
 121         ATF_REQUIRE((zerofd = open("/dev/zero", O_RDONLY)) >= 0);
 122
 123         /* These should work. */
 124         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANON, -1, 0,
 125             "simple MAP_ANON");
 126         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, shmfd, 0,
 127             "simple shm fd shared");
 128         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, shmfd, 0,
 129             "simple shm fd private");
 130         checked_mmap(PROT_READ, MAP_SHARED, zerofd, 0,
 131             "simple /dev/zero shared");
 132         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, zerofd, 0,
 133             "simple /dev/zero private");
 134         checked_mmap(PROT_READ, MAP_SHARED, devstatfd, 0,
 135             "simple /dev/devstat shared");
 136
 137 #if 0
 138         /*
 139          * These tests do not fail without r271635 and followup fixes.
 140          * Those changes will not be merged to stable/10 since they
 141          * are potentially disruptive.
 142          */
 143
 144         /* Extra PROT flags. */
 145         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE | 0x100000, MAP_ANON, -1, EINVAL,
 146             "MAP_ANON with extra PROT flags");
 147         checked_mmap(0xffff, MAP_SHARED, shmfd, EINVAL,
 148             "shm fd with garbage PROT");
 149
 150         /* Undefined flag. */
 151         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANON | MAP_RESERVED0080, -1,
 152             EINVAL, "Undefined flag");
 153
 154         /* Both MAP_SHARED and MAP_PRIVATE */
 155         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANON | MAP_PRIVATE |
 156             MAP_SHARED, -1, EINVAL, "MAP_ANON with both SHARED and PRIVATE");
 157         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_SHARED, shmfd,
 158             EINVAL, "shm fd with both SHARED and PRIVATE");
 159
 160         /* At least one of MAP_SHARED or MAP_PRIVATE without ANON */
 161         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, 0, shmfd, EINVAL,
 162             "shm fd without sharing flag");
 163 #endif
 164
 165         /* MAP_ANON with either sharing flag (impacts fork). */
 166         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANON | MAP_SHARED, -1, 0,
 167             "shared MAP_ANON");
 168         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANON | MAP_PRIVATE, -1, 0,
 169             "private MAP_ANON");
 170
 171         /* MAP_ANON should require an fd of -1. */
 172         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_ANON | MAP_PRIVATE, 0, EINVAL,
 173             "MAP_ANON with fd != -1");
 174
 175         /* Writable MAP_SHARED should fail on read-only descriptors. */
 176         checked_mmap(PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, zerofd, EACCES,
 177             "MAP_SHARED of read-only /dev/zero");
 178
 179         /*
 180          * Character devices other than /dev/zero do not support private
 181          * mappings.
 182          */
 183         checked_mmap(PROT_READ, MAP_PRIVATE, devstatfd, EINVAL,
 184             "MAP_PRIVATE of /dev/devstat");
 185
 186         close(devstatfd);
 187         close(shmfd);
 188         close(zerofd);
 189 }
 190
 191 ATF_TC_WITHOUT_HEAD(mmap__dev_zero_private);
 192 ATF_TC_BODY(mmap__dev_zero_private, tc)
 193 {
 194         char *p1, *p2, *p3;
 195         size_t i;
 196         int fd, pagesize;
 197
 198         ATF_REQUIRE((pagesize = getpagesize()) > 0);
 199         ATF_REQUIRE((fd = open("/dev/zero", O_RDONLY)) >= 0);
 200
 201         p1 = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
 202         ATF_REQUIRE(p1 != MAP_FAILED);
 203
 204         p2 = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
 205         ATF_REQUIRE(p2 != MAP_FAILED);
 206
 207         for (i = 0; i < pagesize; i++)
 208                 ATF_REQUIRE_EQ_MSG(0, p1[i], "byte at p1[%zu] is %x", i, p1[i]);
 209
 210         ATF_REQUIRE(memcmp(p1, p2, pagesize) == 0);
 211
 212         p1[0] = 1;
 213
 214         ATF_REQUIRE(p2[0] == 0);
 215
 216         p2[0] = 2;
 217
 218         ATF_REQUIRE(p1[0] == 1);
 219
 220         p3 = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
 221         ATF_REQUIRE(p3 != MAP_FAILED);
 222
 223         ATF_REQUIRE(p3[0] == 0);
 224
 225         munmap(p1, pagesize);
 226         munmap(p2, pagesize);
 227         munmap(p3, pagesize);
 228         close(fd);
 229 }
 230
 231 ATF_TC_WITHOUT_HEAD(mmap__dev_zero_shared);
 232 ATF_TC_BODY(mmap__dev_zero_shared, tc)
 233 {
 234         char *p1, *p2, *p3;
 235         size_t i;
 236         int fd, pagesize;
 237
 238         ATF_REQUIRE((pagesize = getpagesize()) > 0);
 239         ATF_REQUIRE((fd = open("/dev/zero", O_RDWR)) >= 0);
 240
 241         p1 = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
 242         ATF_REQUIRE(p1 != MAP_FAILED);
 243
 244         p2 = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
 245         ATF_REQUIRE(p2 != MAP_FAILED);
 246
 247         for (i = 0; i < pagesize; i++)
 248                 ATF_REQUIRE_EQ_MSG(0, p1[i], "byte at p1[%zu] is %x", i, p1[i]);
 249
 250         ATF_REQUIRE(memcmp(p1, p2, pagesize) == 0);
 251
 252         p1[0] = 1;
 253
 254         ATF_REQUIRE(p2[0] == 0);
 255
 256         p2[0] = 2;
 257
 258         ATF_REQUIRE(p1[0] == 1);
 259
 260         p3 = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd,
 261             0);
 262         ATF_REQUIRE(p3 != MAP_FAILED);
 263
 264         ATF_REQUIRE(p3[0] == 0);
 265
 266         munmap(p1, pagesize);
 267         munmap(p2, pagesize);
 268         munmap(p3, pagesize);
 269         close(fd);
 270 }
 271
 272 ATF_TP_ADD_TCS(tp)
 273 {
 274
 275         ATF_TP_ADD_TC(tp, mmap__map_at_zero);
 276         ATF_TP_ADD_TC(tp, mmap__bad_arguments);
 277         ATF_TP_ADD_TC(tp, mmap__dev_zero_private);
 278         ATF_TP_ADD_TC(tp, mmap__dev_zero_shared);
 279
 280         return (atf_no_error());
 281 }