kernel/bpf/cpumap.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /* bpf/cpumap.c
   3  *
   4  * Copyright (c) 2017 Jesper Dangaard Brouer, Red Hat Inc.
   5  */
   6
   7 /* The 'cpumap' is primarily used as a backend map for XDP BPF helper
   8  * call bpf_redirect_map() and XDP_REDIRECT action, like 'devmap'.
   9  *
  10  * Unlike devmap which redirects XDP frames out another NIC device,
  11  * this map type redirects raw XDP frames to another CPU.  The remote
  12  * CPU will do SKB-allocation and call the normal network stack.
  13  *
  14  * This is a scalability and isolation mechanism, that allow
  15  * separating the early driver network XDP layer, from the rest of the
  16  * netstack, and assigning dedicated CPUs for this stage.  This
  17  * basically allows for 10G wirespeed pre-filtering via bpf.
  18  */
  19 #include <linux/bpf.h>
  20 #include <linux/filter.h>
  21 #include <linux/ptr_ring.h>
  22 #include <net/xdp.h>
  23
  24 #include <linux/sched.h>
  25 #include <linux/workqueue.h>
  26 #include <linux/kthread.h>
  27 #include <linux/capability.h>
  28 #include <trace/events/xdp.h>
  29
  30 #include <linux/netdevice.h>   /* netif_receive_skb_core */
  31 #include <linux/etherdevice.h> /* eth_type_trans */
  32
  33 /* General idea: XDP packets getting XDP redirected to another CPU,
  34  * will maximum be stored/queued for one driver ->poll() call.  It is
  35  * guaranteed that queueing the frame and the flush operation happen on
  36  * same CPU.  Thus, cpu_map_flush operation can deduct via this_cpu_ptr()
  37  * which queue in bpf_cpu_map_entry contains packets.
  38  */
  39
  40 #define CPU_MAP_BULK_SIZE 8  /* 8 == one cacheline on 64-bit archs */
  41 struct bpf_cpu_map_entry;
  42 struct bpf_cpu_map;
  43
  44 struct xdp_bulk_queue {
  45         void *q[CPU_MAP_BULK_SIZE];
  46         struct list_head flush_node;
  47         struct bpf_cpu_map_entry *obj;
  48         unsigned int count;
  49 };
  50
  51 /* Struct for every remote "destination" CPU in map */
  52 struct bpf_cpu_map_entry {
  53         u32 cpu;    /* kthread CPU and map index */
  54         int map_id; /* Back reference to map */
  55
  56         /* XDP can run multiple RX-ring queues, need __percpu enqueue store */
  57         struct xdp_bulk_queue __percpu *bulkq;
  58
  59         struct bpf_cpu_map *cmap;
  60
  61         /* Queue with potential multi-producers, and single-consumer kthread */
  62         struct ptr_ring *queue;
  63         struct task_struct *kthread;
  64
  65         struct bpf_cpumap_val value;
  66         struct bpf_prog *prog;
  67
  68         atomic_t refcnt; /* Control when this struct can be free'ed */
  69         struct rcu_head rcu;
  70
  71         struct work_struct kthread_stop_wq;
  72 };
  73
  74 struct bpf_cpu_map {
  75         struct bpf_map map;
  76         /* Below members specific for map type */
  77         struct bpf_cpu_map_entry **cpu_map;
  78 };
  79
  80 static DEFINE_PER_CPU(struct list_head, cpu_map_flush_list);
  81
  82 static int bq_flush_to_queue(struct xdp_bulk_queue *bq);
  83
  84 static struct bpf_map *cpu_map_alloc(union bpf_attr *attr)
  85 {
  86         u32 value_size = attr->value_size;
  87         struct bpf_cpu_map *cmap;
  88         int err = -ENOMEM;
  89         u64 cost;
  90         int ret;
  91
  92         if (!bpf_capable())
  93                 return ERR_PTR(-EPERM);
  94
  95         /* check sanity of attributes */
  96         if (attr->max_entries == 0 || attr->key_size != 4 ||
  97             (value_size != offsetofend(struct bpf_cpumap_val, qsize) &&
  98              value_size != offsetofend(struct bpf_cpumap_val, bpf_prog.fd)) ||
  99             attr->map_flags & ~BPF_F_NUMA_NODE)
 100                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 101
 102         cmap = kzalloc(sizeof(*cmap), GFP_USER);
 103         if (!cmap)
 104                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 105
 106         bpf_map_init_from_attr(&cmap->map, attr);
 107
 108         /* Pre-limit array size based on NR_CPUS, not final CPU check */
 109         if (cmap->map.max_entries > NR_CPUS) {
 110                 err = -E2BIG;
 111                 goto free_cmap;
 112         }
 113
 114         /* make sure page count doesn't overflow */
 115         cost = (u64) cmap->map.max_entries * sizeof(struct bpf_cpu_map_entry *);
 116
 117         /* Notice returns -EPERM on if map size is larger than memlock limit */
 118         ret = bpf_map_charge_init(&cmap->map.memory, cost);
 119         if (ret) {
 120                 err = ret;
 121                 goto free_cmap;
 122         }
 123
 124         /* Alloc array for possible remote "destination" CPUs */
 125         cmap->cpu_map = bpf_map_area_alloc(cmap->map.max_entries *
 126                                            sizeof(struct bpf_cpu_map_entry *),
 127                                            cmap->map.numa_node);
 128         if (!cmap->cpu_map)
 129                 goto free_charge;
 130
 131         return &cmap->map;
 132 free_charge:
 133         bpf_map_charge_finish(&cmap->map.memory);
 134 free_cmap:
 135         kfree(cmap);
 136         return ERR_PTR(err);
 137 }
 138
 139 static void get_cpu_map_entry(struct bpf_cpu_map_entry *rcpu)
 140 {
 141         atomic_inc(&rcpu->refcnt);
 142 }
 143
 144 /* called from workqueue, to workaround syscall using preempt_disable */
 145 static void cpu_map_kthread_stop(struct work_struct *work)
 146 {
 147         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu;
 148
 149         rcpu = container_of(work, struct bpf_cpu_map_entry, kthread_stop_wq);
 150
 151         /* Wait for flush in __cpu_map_entry_free(), via full RCU barrier,
 152          * as it waits until all in-flight call_rcu() callbacks complete.
 153          */
 154         rcu_barrier();
 155
 156         /* kthread_stop will wake_up_process and wait for it to complete */
 157         kthread_stop(rcpu->kthread);
 158 }
 159
 160 static struct sk_buff *cpu_map_build_skb(struct bpf_cpu_map_entry *rcpu,
 161                                          struct xdp_frame *xdpf,
 162                                          struct sk_buff *skb)
 163 {
 164         unsigned int hard_start_headroom;
 165         unsigned int frame_size;
 166         void *pkt_data_start;
 167
 168         /* Part of headroom was reserved to xdpf */
 169         hard_start_headroom = sizeof(struct xdp_frame) +  xdpf->headroom;
 170
 171         /* Memory size backing xdp_frame data already have reserved
 172          * room for build_skb to place skb_shared_info in tailroom.
 173          */
 174         frame_size = xdpf->frame_sz;
 175
 176         pkt_data_start = xdpf->data - hard_start_headroom;
 177         skb = build_skb_around(skb, pkt_data_start, frame_size);
 178         if (unlikely(!skb))
 179                 return NULL;
 180
 181         skb_reserve(skb, hard_start_headroom);
 182         __skb_put(skb, xdpf->len);
 183         if (xdpf->metasize)
 184                 skb_metadata_set(skb, xdpf->metasize);
 185
 186         /* Essential SKB info: protocol and skb->dev */
 187         skb->protocol = eth_type_trans(skb, xdpf->dev_rx);
 188
 189         /* Optional SKB info, currently missing:
 190          * - HW checksum info           (skb->ip_summed)
 191          * - HW RX hash                 (skb_set_hash)
 192          * - RX ring dev queue index    (skb_record_rx_queue)
 193          */
 194
 195         /* Until page_pool get SKB return path, release DMA here */
 196         xdp_release_frame(xdpf);
 197
 198         /* Allow SKB to reuse area used by xdp_frame */
 199         xdp_scrub_frame(xdpf);
 200
 201         return skb;
 202 }
 203
 204 static void __cpu_map_ring_cleanup(struct ptr_ring *ring)
 205 {
 206         /* The tear-down procedure should have made sure that queue is
 207          * empty.  See __cpu_map_entry_replace() and work-queue
 208          * invoked cpu_map_kthread_stop(). Catch any broken behaviour
 209          * gracefully and warn once.
 210          */
 211         struct xdp_frame *xdpf;
 212
 213         while ((xdpf = ptr_ring_consume(ring)))
 214                 if (WARN_ON_ONCE(xdpf))
 215                         xdp_return_frame(xdpf);
 216 }
 217
 218 static void put_cpu_map_entry(struct bpf_cpu_map_entry *rcpu)
 219 {
 220         if (atomic_dec_and_test(&rcpu->refcnt)) {
 221                 if (rcpu->prog)
 222                         bpf_prog_put(rcpu->prog);
 223                 /* The queue should be empty at this point */
 224                 __cpu_map_ring_cleanup(rcpu->queue);
 225                 ptr_ring_cleanup(rcpu->queue, NULL);
 226                 kfree(rcpu->queue);
 227                 kfree(rcpu);
 228         }
 229 }
 230
 231 static int cpu_map_bpf_prog_run_xdp(struct bpf_cpu_map_entry *rcpu,
 232                                     void **frames, int n,
 233                                     struct xdp_cpumap_stats *stats)
 234 {
 235         struct xdp_rxq_info rxq;
 236         struct xdp_buff xdp;
 237         int i, nframes = 0;
 238
 239         if (!rcpu->prog)
 240                 return n;
 241
 242         rcu_read_lock_bh();
 243
 244         xdp_set_return_frame_no_direct();
 245         xdp.rxq = &rxq;
 246
 247         for (i = 0; i < n; i++) {
 248                 struct xdp_frame *xdpf = frames[i];
 249                 u32 act;
 250                 int err;
 251
 252                 rxq.dev = xdpf->dev_rx;
 253                 rxq.mem = xdpf->mem;
 254                 /* TODO: report queue_index to xdp_rxq_info */
 255
 256                 xdp_convert_frame_to_buff(xdpf, &xdp);
 257
 258                 act = bpf_prog_run_xdp(rcpu->prog, &xdp);
 259                 switch (act) {
 260                 case XDP_PASS:
 261                         err = xdp_update_frame_from_buff(&xdp, xdpf);
 262                         if (err < 0) {
 263                                 xdp_return_frame(xdpf);
 264                                 stats->drop++;
 265                         } else {
 266                                 frames[nframes++] = xdpf;
 267                                 stats->pass++;
 268                         }
 269                         break;
 270                 case XDP_REDIRECT:
 271                         err = xdp_do_redirect(xdpf->dev_rx, &xdp,
 272                                               rcpu->prog);
 273                         if (unlikely(err)) {
 274                                 xdp_return_frame(xdpf);
 275                                 stats->drop++;
 276                         } else {
 277                                 stats->redirect++;
 278                         }
 279                         break;
 280                 default:
 281                         bpf_warn_invalid_xdp_action(act);
 282                         fallthrough;
 283                 case XDP_DROP:
 284                         xdp_return_frame(xdpf);
 285                         stats->drop++;
 286                         break;
 287                 }
 288         }
 289
 290         if (stats->redirect)
 291                 xdp_do_flush_map();
 292
 293         xdp_clear_return_frame_no_direct();
 294
 295         rcu_read_unlock_bh(); /* resched point, may call do_softirq() */
 296
 297         return nframes;
 298 }
 299
 300 #define CPUMAP_BATCH 8
 301
 302 static int cpu_map_kthread_run(void *data)
 303 {
 304         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu = data;
 305
 306         set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 307
 308         /* When kthread gives stop order, then rcpu have been disconnected
 309          * from map, thus no new packets can enter. Remaining in-flight
 310          * per CPU stored packets are flushed to this queue.  Wait honoring
 311          * kthread_stop signal until queue is empty.
 312          */
 313         while (!kthread_should_stop() || !__ptr_ring_empty(rcpu->queue)) {
 314                 struct xdp_cpumap_stats stats = {}; /* zero stats */
 315                 gfp_t gfp = __GFP_ZERO | GFP_ATOMIC;
 316                 unsigned int drops = 0, sched = 0;
 317                 void *frames[CPUMAP_BATCH];
 318                 void *skbs[CPUMAP_BATCH];
 319                 int i, n, m, nframes;
 320
 321                 /* Release CPU reschedule checks */
 322                 if (__ptr_ring_empty(rcpu->queue)) {
 323                         set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 324                         /* Recheck to avoid lost wake-up */
 325                         if (__ptr_ring_empty(rcpu->queue)) {
 326                                 schedule();
 327                                 sched = 1;
 328                         } else {
 329                                 __set_current_state(TASK_RUNNING);
 330                         }
 331                 } else {
 332                         sched = cond_resched();
 333                 }
 334
 335                 /*
 336                  * The bpf_cpu_map_entry is single consumer, with this
 337                  * kthread CPU pinned. Lockless access to ptr_ring
 338                  * consume side valid as no-resize allowed of queue.
 339                  */
 340                 n = __ptr_ring_consume_batched(rcpu->queue, frames,
 341                                                CPUMAP_BATCH);
 342                 for (i = 0; i < n; i++) {
 343                         void *f = frames[i];
 344                         struct page *page = virt_to_page(f);
 345
 346                         /* Bring struct page memory area to curr CPU. Read by
 347                          * build_skb_around via page_is_pfmemalloc(), and when
 348                          * freed written by page_frag_free call.
 349                          */
 350                         prefetchw(page);
 351                 }
 352
 353                 /* Support running another XDP prog on this CPU */
 354                 nframes = cpu_map_bpf_prog_run_xdp(rcpu, frames, n, &stats);
 355                 if (nframes) {
 356                         m = kmem_cache_alloc_bulk(skbuff_head_cache, gfp, nframes, skbs);
 357                         if (unlikely(m == 0)) {
 358                                 for (i = 0; i < nframes; i++)
 359                                         skbs[i] = NULL; /* effect: xdp_return_frame */
 360                                 drops += nframes;
 361                         }
 362                 }
 363
 364                 local_bh_disable();
 365                 for (i = 0; i < nframes; i++) {
 366                         struct xdp_frame *xdpf = frames[i];
 367                         struct sk_buff *skb = skbs[i];
 368                         int ret;
 369
 370                         skb = cpu_map_build_skb(rcpu, xdpf, skb);
 371                         if (!skb) {
 372                                 xdp_return_frame(xdpf);
 373                                 continue;
 374                         }
 375
 376                         /* Inject into network stack */
 377                         ret = netif_receive_skb_core(skb);
 378                         if (ret == NET_RX_DROP)
 379                                 drops++;
 380                 }
 381                 /* Feedback loop via tracepoint */
 382                 trace_xdp_cpumap_kthread(rcpu->map_id, n, drops, sched, &stats);
 383
 384                 local_bh_enable(); /* resched point, may call do_softirq() */
 385         }
 386         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 387
 388         put_cpu_map_entry(rcpu);
 389         return 0;
 390 }
 391
 392 bool cpu_map_prog_allowed(struct bpf_map *map)
 393 {
 394         return map->map_type == BPF_MAP_TYPE_CPUMAP &&
 395                map->value_size != offsetofend(struct bpf_cpumap_val, qsize);
 396 }
 397
 398 static int __cpu_map_load_bpf_program(struct bpf_cpu_map_entry *rcpu, int fd)
 399 {
 400         struct bpf_prog *prog;
 401
 402         prog = bpf_prog_get_type(fd, BPF_PROG_TYPE_XDP);
 403         if (IS_ERR(prog))
 404                 return PTR_ERR(prog);
 405
 406         if (prog->expected_attach_type != BPF_XDP_CPUMAP) {
 407                 bpf_prog_put(prog);
 408                 return -EINVAL;
 409         }
 410
 411         rcpu->value.bpf_prog.id = prog->aux->id;
 412         rcpu->prog = prog;
 413
 414         return 0;
 415 }
 416
 417 static struct bpf_cpu_map_entry *
 418 __cpu_map_entry_alloc(struct bpf_cpumap_val *value, u32 cpu, int map_id)
 419 {
 420         int numa, err, i, fd = value->bpf_prog.fd;
 421         gfp_t gfp = GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN;
 422         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu;
 423         struct xdp_bulk_queue *bq;
 424
 425         /* Have map->numa_node, but choose node of redirect target CPU */
 426         numa = cpu_to_node(cpu);
 427
 428         rcpu = kzalloc_node(sizeof(*rcpu), gfp, numa);
 429         if (!rcpu)
 430                 return NULL;
 431
 432         /* Alloc percpu bulkq */
 433         rcpu->bulkq = __alloc_percpu_gfp(sizeof(*rcpu->bulkq),
 434                                          sizeof(void *), gfp);
 435         if (!rcpu->bulkq)
 436                 goto free_rcu;
 437
 438         for_each_possible_cpu(i) {
 439                 bq = per_cpu_ptr(rcpu->bulkq, i);
 440                 bq->obj = rcpu;
 441         }
 442
 443         /* Alloc queue */
 444         rcpu->queue = kzalloc_node(sizeof(*rcpu->queue), gfp, numa);
 445         if (!rcpu->queue)
 446                 goto free_bulkq;
 447
 448         err = ptr_ring_init(rcpu->queue, value->qsize, gfp);
 449         if (err)
 450                 goto free_queue;
 451
 452         rcpu->cpu    = cpu;
 453         rcpu->map_id = map_id;
 454         rcpu->value.qsize  = value->qsize;
 455
 456         if (fd > 0 && __cpu_map_load_bpf_program(rcpu, fd))
 457                 goto free_ptr_ring;
 458
 459         /* Setup kthread */
 460         rcpu->kthread = kthread_create_on_node(cpu_map_kthread_run, rcpu, numa,
 461                                                "cpumap/%d/map:%d", cpu, map_id);
 462         if (IS_ERR(rcpu->kthread))
 463                 goto free_prog;
 464
 465         get_cpu_map_entry(rcpu); /* 1-refcnt for being in cmap->cpu_map[] */
 466         get_cpu_map_entry(rcpu); /* 1-refcnt for kthread */
 467
 468         /* Make sure kthread runs on a single CPU */
 469         kthread_bind(rcpu->kthread, cpu);
 470         wake_up_process(rcpu->kthread);
 471
 472         return rcpu;
 473
 474 free_prog:
 475         if (rcpu->prog)
 476                 bpf_prog_put(rcpu->prog);
 477 free_ptr_ring:
 478         ptr_ring_cleanup(rcpu->queue, NULL);
 479 free_queue:
 480         kfree(rcpu->queue);
 481 free_bulkq:
 482         free_percpu(rcpu->bulkq);
 483 free_rcu:
 484         kfree(rcpu);
 485         return NULL;
 486 }
 487
 488 static void __cpu_map_entry_free(struct rcu_head *rcu)
 489 {
 490         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu;
 491
 492         /* This cpu_map_entry have been disconnected from map and one
 493          * RCU grace-period have elapsed.  Thus, XDP cannot queue any
 494          * new packets and cannot change/set flush_needed that can
 495          * find this entry.
 496          */
 497         rcpu = container_of(rcu, struct bpf_cpu_map_entry, rcu);
 498
 499         free_percpu(rcpu->bulkq);
 500         /* Cannot kthread_stop() here, last put free rcpu resources */
 501         put_cpu_map_entry(rcpu);
 502 }
 503
 504 /* After xchg pointer to bpf_cpu_map_entry, use the call_rcu() to
 505  * ensure any driver rcu critical sections have completed, but this
 506  * does not guarantee a flush has happened yet. Because driver side
 507  * rcu_read_lock/unlock only protects the running XDP program.  The
 508  * atomic xchg and NULL-ptr check in __cpu_map_flush() makes sure a
 509  * pending flush op doesn't fail.
 510  *
 511  * The bpf_cpu_map_entry is still used by the kthread, and there can
 512  * still be pending packets (in queue and percpu bulkq).  A refcnt
 513  * makes sure to last user (kthread_stop vs. call_rcu) free memory
 514  * resources.
 515  *
 516  * The rcu callback __cpu_map_entry_free flush remaining packets in
 517  * percpu bulkq to queue.  Due to caller map_delete_elem() disable
 518  * preemption, cannot call kthread_stop() to make sure queue is empty.
 519  * Instead a work_queue is started for stopping kthread,
 520  * cpu_map_kthread_stop, which waits for an RCU grace period before
 521  * stopping kthread, emptying the queue.
 522  */
 523 static void __cpu_map_entry_replace(struct bpf_cpu_map *cmap,
 524                                     u32 key_cpu, struct bpf_cpu_map_entry *rcpu)
 525 {
 526         struct bpf_cpu_map_entry *old_rcpu;
 527
 528         old_rcpu = xchg(&cmap->cpu_map[key_cpu], rcpu);
 529         if (old_rcpu) {
 530                 call_rcu(&old_rcpu->rcu, __cpu_map_entry_free);
 531                 INIT_WORK(&old_rcpu->kthread_stop_wq, cpu_map_kthread_stop);
 532                 schedule_work(&old_rcpu->kthread_stop_wq);
 533         }
 534 }
 535
 536 static int cpu_map_delete_elem(struct bpf_map *map, void *key)
 537 {
 538         struct bpf_cpu_map *cmap = container_of(map, struct bpf_cpu_map, map);
 539         u32 key_cpu = *(u32 *)key;
 540
 541         if (key_cpu >= map->max_entries)
 542                 return -EINVAL;
 543
 544         /* notice caller map_delete_elem() use preempt_disable() */
 545         __cpu_map_entry_replace(cmap, key_cpu, NULL);
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static int cpu_map_update_elem(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
 550                                u64 map_flags)
 551 {
 552         struct bpf_cpu_map *cmap = container_of(map, struct bpf_cpu_map, map);
 553         struct bpf_cpumap_val cpumap_value = {};
 554         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu;
 555         /* Array index key correspond to CPU number */
 556         u32 key_cpu = *(u32 *)key;
 557
 558         memcpy(&cpumap_value, value, map->value_size);
 559
 560         if (unlikely(map_flags > BPF_EXIST))
 561                 return -EINVAL;
 562         if (unlikely(key_cpu >= cmap->map.max_entries))
 563                 return -E2BIG;
 564         if (unlikely(map_flags == BPF_NOEXIST))
 565                 return -EEXIST;
 566         if (unlikely(cpumap_value.qsize > 16384)) /* sanity limit on qsize */
 567                 return -EOVERFLOW;
 568
 569         /* Make sure CPU is a valid possible cpu */
 570         if (key_cpu >= nr_cpumask_bits || !cpu_possible(key_cpu))
 571                 return -ENODEV;
 572
 573         if (cpumap_value.qsize == 0) {
 574                 rcpu = NULL; /* Same as deleting */
 575         } else {
 576                 /* Updating qsize cause re-allocation of bpf_cpu_map_entry */
 577                 rcpu = __cpu_map_entry_alloc(&cpumap_value, key_cpu, map->id);
 578                 if (!rcpu)
 579                         return -ENOMEM;
 580                 rcpu->cmap = cmap;
 581         }
 582         rcu_read_lock();
 583         __cpu_map_entry_replace(cmap, key_cpu, rcpu);
 584         rcu_read_unlock();
 585         return 0;
 586 }
 587
 588 static void cpu_map_free(struct bpf_map *map)
 589 {
 590         struct bpf_cpu_map *cmap = container_of(map, struct bpf_cpu_map, map);
 591         u32 i;
 592
 593         /* At this point bpf_prog->aux->refcnt == 0 and this map->refcnt == 0,
 594          * so the bpf programs (can be more than one that used this map) were
 595          * disconnected from events. Wait for outstanding critical sections in
 596          * these programs to complete. The rcu critical section only guarantees
 597          * no further "XDP/bpf-side" reads against bpf_cpu_map->cpu_map.
 598          * It does __not__ ensure pending flush operations (if any) are
 599          * complete.
 600          */
 601
 602         bpf_clear_redirect_map(map);
 603         synchronize_rcu();
 604
 605         /* For cpu_map the remote CPUs can still be using the entries
 606          * (struct bpf_cpu_map_entry).
 607          */
 608         for (i = 0; i < cmap->map.max_entries; i++) {
 609                 struct bpf_cpu_map_entry *rcpu;
 610
 611                 rcpu = READ_ONCE(cmap->cpu_map[i]);
 612                 if (!rcpu)
 613                         continue;
 614
 615                 /* bq flush and cleanup happens after RCU grace-period */
 616                 __cpu_map_entry_replace(cmap, i, NULL); /* call_rcu */
 617         }
 618         bpf_map_area_free(cmap->cpu_map);
 619         kfree(cmap);
 620 }
 621
 622 struct bpf_cpu_map_entry *__cpu_map_lookup_elem(struct bpf_map *map, u32 key)
 623 {
 624         struct bpf_cpu_map *cmap = container_of(map, struct bpf_cpu_map, map);
 625         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu;
 626
 627         if (key >= map->max_entries)
 628                 return NULL;
 629
 630         rcpu = READ_ONCE(cmap->cpu_map[key]);
 631         return rcpu;
 632 }
 633
 634 static void *cpu_map_lookup_elem(struct bpf_map *map, void *key)
 635 {
 636         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu =
 637                 __cpu_map_lookup_elem(map, *(u32 *)key);
 638
 639         return rcpu ? &rcpu->value : NULL;
 640 }
 641
 642 static int cpu_map_get_next_key(struct bpf_map *map, void *key, void *next_key)
 643 {
 644         struct bpf_cpu_map *cmap = container_of(map, struct bpf_cpu_map, map);
 645         u32 index = key ? *(u32 *)key : U32_MAX;
 646         u32 *next = next_key;
 647
 648         if (index >= cmap->map.max_entries) {
 649                 *next = 0;
 650                 return 0;
 651         }
 652
 653         if (index == cmap->map.max_entries - 1)
 654                 return -ENOENT;
 655         *next = index + 1;
 656         return 0;
 657 }
 658
 659 static int cpu_map_btf_id;
 660 const struct bpf_map_ops cpu_map_ops = {
 661         .map_alloc              = cpu_map_alloc,
 662         .map_free               = cpu_map_free,
 663         .map_delete_elem        = cpu_map_delete_elem,
 664         .map_update_elem        = cpu_map_update_elem,
 665         .map_lookup_elem        = cpu_map_lookup_elem,
 666         .map_get_next_key       = cpu_map_get_next_key,
 667         .map_check_btf          = map_check_no_btf,
 668         .map_btf_name           = "bpf_cpu_map",
 669         .map_btf_id             = &cpu_map_btf_id,
 670 };
 671
 672 static int bq_flush_to_queue(struct xdp_bulk_queue *bq)
 673 {
 674         struct bpf_cpu_map_entry *rcpu = bq->obj;
 675         unsigned int processed = 0, drops = 0;
 676         const int to_cpu = rcpu->cpu;
 677         struct ptr_ring *q;
 678         int i;
 679
 680         if (unlikely(!bq->count))
 681                 return 0;
 682
 683         q = rcpu->queue;
 684         spin_lock(&q->producer_lock);
 685
 686         for (i = 0; i < bq->count; i++) {
 687                 struct xdp_frame *xdpf = bq->q[i];
 688                 int err;
 689
 690                 err = __ptr_ring_produce(q, xdpf);
 691                 if (err) {
 692                         drops++;
 693                         xdp_return_frame_rx_napi(xdpf);
 694                 }
 695                 processed++;
 696         }
 697         bq->count = 0;
 698         spin_unlock(&q->producer_lock);
 699
 700         __list_del_clearprev(&bq->flush_node);
 701
 702         /* Feedback loop via tracepoints */
 703         trace_xdp_cpumap_enqueue(rcpu->map_id, processed, drops, to_cpu);
 704         return 0;
 705 }
 706
 707 /* Runs under RCU-read-side, plus in softirq under NAPI protection.
 708  * Thus, safe percpu variable access.
 709  */
 710 static int bq_enqueue(struct bpf_cpu_map_entry *rcpu, struct xdp_frame *xdpf)
 711 {
 712         struct list_head *flush_list = this_cpu_ptr(&cpu_map_flush_list);
 713         struct xdp_bulk_queue *bq = this_cpu_ptr(rcpu->bulkq);
 714
 715         if (unlikely(bq->count == CPU_MAP_BULK_SIZE))
 716                 bq_flush_to_queue(bq);
 717
 718         /* Notice, xdp_buff/page MUST be queued here, long enough for
 719          * driver to code invoking us to finished, due to driver
 720          * (e.g. ixgbe) recycle tricks based on page-refcnt.
 721          *
 722          * Thus, incoming xdp_frame is always queued here (else we race
 723          * with another CPU on page-refcnt and remaining driver code).
 724          * Queue time is very short, as driver will invoke flush
 725          * operation, when completing napi->poll call.
 726          */
 727         bq->q[bq->count++] = xdpf;
 728
 729         if (!bq->flush_node.prev)
 730                 list_add(&bq->flush_node, flush_list);
 731
 732         return 0;
 733 }
 734
 735 int cpu_map_enqueue(struct bpf_cpu_map_entry *rcpu, struct xdp_buff *xdp,
 736                     struct net_device *dev_rx)
 737 {
 738         struct xdp_frame *xdpf;
 739
 740         xdpf = xdp_convert_buff_to_frame(xdp);
 741         if (unlikely(!xdpf))
 742                 return -EOVERFLOW;
 743
 744         /* Info needed when constructing SKB on remote CPU */
 745         xdpf->dev_rx = dev_rx;
 746
 747         bq_enqueue(rcpu, xdpf);
 748         return 0;
 749 }
 750
 751 void __cpu_map_flush(void)
 752 {
 753         struct list_head *flush_list = this_cpu_ptr(&cpu_map_flush_list);
 754         struct xdp_bulk_queue *bq, *tmp;
 755
 756         list_for_each_entry_safe(bq, tmp, flush_list, flush_node) {
 757                 bq_flush_to_queue(bq);
 758
 759                 /* If already running, costs spin_lock_irqsave + smb_mb */
 760                 wake_up_process(bq->obj->kthread);
 761         }
 762 }
 763
 764 static int __init cpu_map_init(void)
 765 {
 766         int cpu;
 767
 768         for_each_possible_cpu(cpu)
 769                 INIT_LIST_HEAD(&per_cpu(cpu_map_flush_list, cpu));
 770         return 0;
 771 }
 772
 773 subsys_initcall(cpu_map_init);