file sealing¶

file sealing がない場合、 共有メモリー経由で通信するプロセスは、 互いに信頼するか、 信頼していない相手が共有メモリー領域を問題がある方法で操作する可能性に対処するための対策を講じなければならない。 例えば、 信頼していない相手は、 いつでも共有メモリーの内容を変更したり、 共有メモリー領域を縮小したりする可能性がある。 前者の場合は、 ローカルプロセスでは、 データの確認時点と使用時点の競合条件の問題が起こり得る (通常はこの問題への対処は共有メモリー領域からデータをこぴーしてからデータを確認、使用することである)。 後者の場合は、 ローカルプロセスでは、 共有メモリー領域の存在しなくなった場所にアクセスしようとした際にシグナル SIGBUS が発生する可能性がある (この可能性に対処するにはシグナル SIGBUS に対してハンドラーを使用する必要がある)。

信頼していない相手への対処により、 共有メモリーを利用するコードに余計な複雑性が増すことになる。 メモリー sealing により余計な複雑性をなくすことができる。 相手が望まない方法で共有メモリーを変更できないことを知っていることで、 プロセスは安全に動作できるようになる。

sealing 機構の使い方の例は以下のとおりである。

1.

最初のプロセスは memfd_create() を使って tmpfs(5) ファイルを作成する。 memfd_create() はこれ以降のステップで使用するファイルディスクリプターを返す。

2.

最初のプロセスは ftruncate(2) を使って直前のステップで作成したファイルのサイズを変更し、 mmap(2) を使ってそのファイルをマッピングし、 共有メモリーに所望のデータを配置する。

3.

The first process uses the fcntl(2) F_ADD_SEALS operation to place one or more seals on the file, in order to restrict further modifications on the file. (If placing the seal F_SEAL_WRITE, then it will be necessary to first unmap the shared writable mapping created in the previous step. Otherwise, behavior similar to F_SEAL_WRITE can be achieved by using F_SEAL_FUTURE_WRITE, which will prevent future writes via mmap(2) and write(2) from succeeding while keeping existing shared writable mappings).

4.

二つ目のプロセスは tmpfs(5) ファイルのファイルディスクリプターを入手し、 そのファイルをマップする。 以下に示す方法を使用することができる。

5.

二つ目のプロセスは fcntl(2) の F_GET_SEALS 操作を使って、 そのファイルに適用されている seal のビットマスクを取得する。 このビットマスクを調べて、 ファイルの変更に関してどのような制限が適用されているかを知ることができる。 (F_SEAL_SEAL seal がそれまでに適用されていない限りは) 必要であれば、 二つ目のプロセスはさらに seal を設定して追加の制限をかけることができる。

プログラムのソース: t_memfd_create.c¶

#define _GNU_SOURCE
#include <stdint.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#define errExit(msg)    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \


                        } while (0)
int
main(int argc, char *argv[])
{


    int fd;


    unsigned int seals;


    char *addr;


    char *name, *seals_arg;


    ssize_t len;


    if (argc < 3) {


        fprintf(stderr, "%s name size [seals]\n", argv[0]);


        fprintf(stderr, "\t'seals' can contain any of the "


                "following characters:\n");


        fprintf(stderr, "\t\tg - F_SEAL_GROW\n");


        fprintf(stderr, "\t\ts - F_SEAL_SHRINK\n");


        fprintf(stderr, "\t\tw - F_SEAL_WRITE\n");


        fprintf(stderr, "\t\tW - F_SEAL_FUTURE_WRITE\n");


        fprintf(stderr, "\t\tS - F_SEAL_SEAL\n");


        exit(EXIT_FAILURE);


    }


    name = argv[1];


    len = atoi(argv[2]);


    seals_arg = argv[3];


    /* Create an anonymous file in tmpfs; allow seals to be


       placed on the file */


    fd = memfd_create(name, MFD_ALLOW_SEALING);


    if (fd == -1)


        errExit("memfd_create");


    /* Size the file as specified on the command line */


    if (ftruncate(fd, len) == -1)


        errExit("truncate");


    printf("PID: %jd; fd: %d; /proc/%jd/fd/%d\n",


            (intmax_t) getpid(), fd, (intmax_t) getpid(), fd);


    /* Code to map the file and populate the mapping with data


       omitted */


    /* If a 'seals' command-line argument was supplied, set some


       seals on the file */


    if (seals_arg != NULL) {


        seals = 0;


        if (strchr(seals_arg, 'g') != NULL)


            seals |= F_SEAL_GROW;


        if (strchr(seals_arg, 's') != NULL)


            seals |= F_SEAL_SHRINK;


        if (strchr(seals_arg, 'w') != NULL)


            seals |= F_SEAL_WRITE;


        if (strchr(seals_arg, 'W') != NULL)


            seals |= F_SEAL_FUTURE_WRITE;


        if (strchr(seals_arg, 'S') != NULL)


            seals |= F_SEAL_SEAL;


        if (fcntl(fd, F_ADD_SEALS, seals) == -1)


            errExit("fcntl");


    }


    /* Keep running, so that the file created by memfd_create()


       continues to exist */


    pause();


    exit(EXIT_SUCCESS);
}

プログラムのソース: t_get_seals.c¶

#define _GNU_SOURCE
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#define errExit(msg)    do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); \


                        } while (0)
int
main(int argc, char *argv[])
{


    int fd;


    unsigned int seals;


    if (argc != 2) {


        fprintf(stderr, "%s /proc/PID/fd/FD\n", argv[0]);


        exit(EXIT_FAILURE);


    }


    fd = open(argv[1], O_RDWR);


    if (fd == -1)


        errExit("open");


    seals = fcntl(fd, F_GET_SEALS);


    if (seals == -1)


        errExit("fcntl");


    printf("Existing seals:");


    if (seals & F_SEAL_SEAL)


        printf(" SEAL");


    if (seals & F_SEAL_GROW)


        printf(" GROW");


    if (seals & F_SEAL_WRITE)


        printf(" WRITE");


    if (seals & F_SEAL_FUTURE_WRITE)


        printf(" FUTURE_WRITE");


    if (seals & F_SEAL_SHRINK)


        printf(" SHRINK");


    printf("\n");


    /* Code to map the file and access the contents of the


       resulting mapping omitted */


    exit(EXIT_SUCCESS);
}