net/xdp/xsk.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /* XDP sockets
   3  *
   4  * AF_XDP sockets allows a channel between XDP programs and userspace
   5  * applications.
   6  * Copyright(c) 2018 Intel Corporation.
   7  *
   8  * Author(s): Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
   9  *            Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
  10  */
  11
  12 #define pr_fmt(fmt) "AF_XDP: %s: " fmt, __func__
  13
  14 #include <linux/if_xdp.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/sched/mm.h>
  17 #include <linux/sched/signal.h>
  18 #include <linux/sched/task.h>
  19 #include <linux/socket.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/uaccess.h>
  22 #include <linux/net.h>
  23 #include <linux/netdevice.h>
  24 #include <linux/rculist.h>
  25 #include <net/xdp_sock_drv.h>
  26 #include <net/xdp.h>
  27
  28 #include "xsk_queue.h"
  29 #include "xdp_umem.h"
  30 #include "xsk.h"
  31
  32 #define TX_BATCH_SIZE 16
  33
  34 static DEFINE_PER_CPU(struct list_head, xskmap_flush_list);
  35
  36 bool xsk_is_setup_for_bpf_map(struct xdp_sock *xs)
  37 {
  38         return READ_ONCE(xs->rx) &&  READ_ONCE(xs->umem) &&
  39                 READ_ONCE(xs->umem->fq);
  40 }
  41
  42 void xsk_set_rx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  43 {
  44         if (umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_RX)
  45                 return;
  46
  47         umem->fq->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
  48         umem->need_wakeup |= XDP_WAKEUP_RX;
  49 }
  50 EXPORT_SYMBOL(xsk_set_rx_need_wakeup);
  51
  52 void xsk_set_tx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  53 {
  54         struct xdp_sock *xs;
  55
  56         if (umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_TX)
  57                 return;
  58
  59         rcu_read_lock();
  60         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_tx_list, list) {
  61                 xs->tx->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
  62         }
  63         rcu_read_unlock();
  64
  65         umem->need_wakeup |= XDP_WAKEUP_TX;
  66 }
  67 EXPORT_SYMBOL(xsk_set_tx_need_wakeup);
  68
  69 void xsk_clear_rx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  70 {
  71         if (!(umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_RX))
  72                 return;
  73
  74         umem->fq->ring->flags &= ~XDP_RING_NEED_WAKEUP;
  75         umem->need_wakeup &= ~XDP_WAKEUP_RX;
  76 }
  77 EXPORT_SYMBOL(xsk_clear_rx_need_wakeup);
  78
  79 void xsk_clear_tx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  80 {
  81         struct xdp_sock *xs;
  82
  83         if (!(umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_TX))
  84                 return;
  85
  86         rcu_read_lock();
  87         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_tx_list, list) {
  88                 xs->tx->ring->flags &= ~XDP_RING_NEED_WAKEUP;
  89         }
  90         rcu_read_unlock();
  91
  92         umem->need_wakeup &= ~XDP_WAKEUP_TX;
  93 }
  94 EXPORT_SYMBOL(xsk_clear_tx_need_wakeup);
  95
  96 bool xsk_umem_uses_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  97 {
  98         return umem->flags & XDP_UMEM_USES_NEED_WAKEUP;
  99 }
 100 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_uses_need_wakeup);
 101
 102 void xp_release(struct xdp_buff_xsk *xskb)
 103 {
 104         xskb->pool->free_heads[xskb->pool->free_heads_cnt++] = xskb;
 105 }
 106
 107 static u64 xp_get_handle(struct xdp_buff_xsk *xskb)
 108 {
 109         u64 offset = xskb->xdp.data - xskb->xdp.data_hard_start;
 110
 111         offset += xskb->pool->headroom;
 112         if (!xskb->pool->unaligned)
 113                 return xskb->orig_addr + offset;
 114         return xskb->orig_addr + (offset << XSK_UNALIGNED_BUF_OFFSET_SHIFT);
 115 }
 116
 117 static int __xsk_rcv_zc(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp, u32 len)
 118 {
 119         struct xdp_buff_xsk *xskb = container_of(xdp, struct xdp_buff_xsk, xdp);
 120         u64 addr;
 121         int err;
 122
 123         addr = xp_get_handle(xskb);
 124         err = xskq_prod_reserve_desc(xs->rx, addr, len);
 125         if (err) {
 126                 xs->rx_dropped++;
 127                 return err;
 128         }
 129
 130         xp_release(xskb);
 131         return 0;
 132 }
 133
 134 static void xsk_copy_xdp(struct xdp_buff *to, struct xdp_buff *from, u32 len)
 135 {
 136         void *from_buf, *to_buf;
 137         u32 metalen;
 138
 139         if (unlikely(xdp_data_meta_unsupported(from))) {
 140                 from_buf = from->data;
 141                 to_buf = to->data;
 142                 metalen = 0;
 143         } else {
 144                 from_buf = from->data_meta;
 145                 metalen = from->data - from->data_meta;
 146                 to_buf = to->data - metalen;
 147         }
 148
 149         memcpy(to_buf, from_buf, len + metalen);
 150 }
 151
 152 static int __xsk_rcv(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp, u32 len,
 153                      bool explicit_free)
 154 {
 155         struct xdp_buff *xsk_xdp;
 156         int err;
 157
 158         if (len > xsk_umem_get_rx_frame_size(xs->umem)) {
 159                 xs->rx_dropped++;
 160                 return -ENOSPC;
 161         }
 162
 163         xsk_xdp = xsk_buff_alloc(xs->umem);
 164         if (!xsk_xdp) {
 165                 xs->rx_dropped++;
 166                 return -ENOSPC;
 167         }
 168
 169         xsk_copy_xdp(xsk_xdp, xdp, len);
 170         err = __xsk_rcv_zc(xs, xsk_xdp, len);
 171         if (err) {
 172                 xsk_buff_free(xsk_xdp);
 173                 return err;
 174         }
 175         if (explicit_free)
 176                 xdp_return_buff(xdp);
 177         return 0;
 178 }
 179
 180 static bool xsk_is_bound(struct xdp_sock *xs)
 181 {
 182         if (READ_ONCE(xs->state) == XSK_BOUND) {
 183                 /* Matches smp_wmb() in bind(). */
 184                 smp_rmb();
 185                 return true;
 186         }
 187         return false;
 188 }
 189
 190 static int xsk_rcv(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp,
 191                    bool explicit_free)
 192 {
 193         u32 len;
 194
 195         if (!xsk_is_bound(xs))
 196                 return -EINVAL;
 197
 198         if (xs->dev != xdp->rxq->dev || xs->queue_id != xdp->rxq->queue_index)
 199                 return -EINVAL;
 200
 201         len = xdp->data_end - xdp->data;
 202
 203         return xdp->rxq->mem.type == MEM_TYPE_XSK_BUFF_POOL ?
 204                 __xsk_rcv_zc(xs, xdp, len) :
 205                 __xsk_rcv(xs, xdp, len, explicit_free);
 206 }
 207
 208 static void xsk_flush(struct xdp_sock *xs)
 209 {
 210         xskq_prod_submit(xs->rx);
 211         __xskq_cons_release(xs->umem->fq);
 212         sock_def_readable(&xs->sk);
 213 }
 214
 215 int xsk_generic_rcv(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp)
 216 {
 217         int err;
 218
 219         spin_lock_bh(&xs->rx_lock);
 220         err = xsk_rcv(xs, xdp, false);
 221         xsk_flush(xs);
 222         spin_unlock_bh(&xs->rx_lock);
 223         return err;
 224 }
 225
 226 int __xsk_map_redirect(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp)
 227 {
 228         struct list_head *flush_list = this_cpu_ptr(&xskmap_flush_list);
 229         int err;
 230
 231         err = xsk_rcv(xs, xdp, true);
 232         if (err)
 233                 return err;
 234
 235         if (!xs->flush_node.prev)
 236                 list_add(&xs->flush_node, flush_list);
 237
 238         return 0;
 239 }
 240
 241 void __xsk_map_flush(void)
 242 {
 243         struct list_head *flush_list = this_cpu_ptr(&xskmap_flush_list);
 244         struct xdp_sock *xs, *tmp;
 245
 246         list_for_each_entry_safe(xs, tmp, flush_list, flush_node) {
 247                 xsk_flush(xs);
 248                 __list_del_clearprev(&xs->flush_node);
 249         }
 250 }
 251
 252 void xsk_umem_complete_tx(struct xdp_umem *umem, u32 nb_entries)
 253 {
 254         xskq_prod_submit_n(umem->cq, nb_entries);
 255 }
 256 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_complete_tx);
 257
 258 void xsk_umem_consume_tx_done(struct xdp_umem *umem)
 259 {
 260         struct xdp_sock *xs;
 261
 262         rcu_read_lock();
 263         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_tx_list, list) {
 264                 __xskq_cons_release(xs->tx);
 265                 xs->sk.sk_write_space(&xs->sk);
 266         }
 267         rcu_read_unlock();
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_consume_tx_done);
 270
 271 bool xsk_umem_consume_tx(struct xdp_umem *umem, struct xdp_desc *desc)
 272 {
 273         struct xdp_sock *xs;
 274
 275         rcu_read_lock();
 276         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_tx_list, list) {
 277                 if (!xskq_cons_peek_desc(xs->tx, desc, umem))
 278                         continue;
 279
 280                 /* This is the backpressure mechanism for the Tx path.
 281                  * Reserve space in the completion queue and only proceed
 282                  * if there is space in it. This avoids having to implement
 283                  * any buffering in the Tx path.
 284                  */
 285                 if (xskq_prod_reserve_addr(umem->cq, desc->addr))
 286                         goto out;
 287
 288                 xskq_cons_release(xs->tx);
 289                 rcu_read_unlock();
 290                 return true;
 291         }
 292
 293 out:
 294         rcu_read_unlock();
 295         return false;
 296 }
 297 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_consume_tx);
 298
 299 static int xsk_wakeup(struct xdp_sock *xs, u8 flags)
 300 {
 301         struct net_device *dev = xs->dev;
 302         int err;
 303
 304         rcu_read_lock();
 305         err = dev->netdev_ops->ndo_xsk_wakeup(dev, xs->queue_id, flags);
 306         rcu_read_unlock();
 307
 308         return err;
 309 }
 310
 311 static int xsk_zc_xmit(struct xdp_sock *xs)
 312 {
 313         return xsk_wakeup(xs, XDP_WAKEUP_TX);
 314 }
 315
 316 static void xsk_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
 317 {
 318         u64 addr = (u64)(long)skb_shinfo(skb)->destructor_arg;
 319         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(skb->sk);
 320         unsigned long flags;
 321
 322         spin_lock_irqsave(&xs->tx_completion_lock, flags);
 323         xskq_prod_submit_addr(xs->umem->cq, addr);
 324         spin_unlock_irqrestore(&xs->tx_completion_lock, flags);
 325
 326         sock_wfree(skb);
 327 }
 328
 329 static int xsk_generic_xmit(struct sock *sk)
 330 {
 331         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 332         u32 max_batch = TX_BATCH_SIZE;
 333         bool sent_frame = false;
 334         struct xdp_desc desc;
 335         struct sk_buff *skb;
 336         int err = 0;
 337
 338         mutex_lock(&xs->mutex);
 339
 340         if (xs->queue_id >= xs->dev->real_num_tx_queues)
 341                 goto out;
 342
 343         while (xskq_cons_peek_desc(xs->tx, &desc, xs->umem)) {
 344                 char *buffer;
 345                 u64 addr;
 346                 u32 len;
 347
 348                 if (max_batch-- == 0) {
 349                         err = -EAGAIN;
 350                         goto out;
 351                 }
 352
 353                 len = desc.len;
 354                 skb = sock_alloc_send_skb(sk, len, 1, &err);
 355                 if (unlikely(!skb))
 356                         goto out;
 357
 358                 skb_put(skb, len);
 359                 addr = desc.addr;
 360                 buffer = xsk_buff_raw_get_data(xs->umem, addr);
 361                 err = skb_store_bits(skb, 0, buffer, len);
 362                 /* This is the backpressure mechanism for the Tx path.
 363                  * Reserve space in the completion queue and only proceed
 364                  * if there is space in it. This avoids having to implement
 365                  * any buffering in the Tx path.
 366                  */
 367                 if (unlikely(err) || xskq_prod_reserve(xs->umem->cq)) {
 368                         kfree_skb(skb);
 369                         goto out;
 370                 }
 371
 372                 skb->dev = xs->dev;
 373                 skb->priority = sk->sk_priority;
 374                 skb->mark = sk->sk_mark;
 375                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = (void *)(long)desc.addr;
 376                 skb->destructor = xsk_destruct_skb;
 377
 378                 err = dev_direct_xmit(skb, xs->queue_id);
 379                 xskq_cons_release(xs->tx);
 380                 /* Ignore NET_XMIT_CN as packet might have been sent */
 381                 if (err == NET_XMIT_DROP || err == NETDEV_TX_BUSY) {
 382                         /* SKB completed but not sent */
 383                         err = -EBUSY;
 384                         goto out;
 385                 }
 386
 387                 sent_frame = true;
 388         }
 389
 390 out:
 391         if (sent_frame)
 392                 sk->sk_write_space(sk);
 393
 394         mutex_unlock(&xs->mutex);
 395         return err;
 396 }
 397
 398 static int __xsk_sendmsg(struct sock *sk)
 399 {
 400         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 401
 402         if (unlikely(!(xs->dev->flags & IFF_UP)))
 403                 return -ENETDOWN;
 404         if (unlikely(!xs->tx))
 405                 return -ENOBUFS;
 406
 407         return xs->zc ? xsk_zc_xmit(xs) : xsk_generic_xmit(sk);
 408 }
 409
 410 static int xsk_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m, size_t total_len)
 411 {
 412         bool need_wait = !(m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 413         struct sock *sk = sock->sk;
 414         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 415
 416         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 417                 return -ENXIO;
 418         if (unlikely(need_wait))
 419                 return -EOPNOTSUPP;
 420
 421         return __xsk_sendmsg(sk);
 422 }
 423
 424 static __poll_t xsk_poll(struct file *file, struct socket *sock,
 425                              struct poll_table_struct *wait)
 426 {
 427         __poll_t mask = datagram_poll(file, sock, wait);
 428         struct sock *sk = sock->sk;
 429         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 430         struct xdp_umem *umem;
 431
 432         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 433                 return mask;
 434
 435         umem = xs->umem;
 436
 437         if (umem->need_wakeup) {
 438                 if (xs->zc)
 439                         xsk_wakeup(xs, umem->need_wakeup);
 440                 else
 441                         /* Poll needs to drive Tx also in copy mode */
 442                         __xsk_sendmsg(sk);
 443         }
 444
 445         if (xs->rx && !xskq_prod_is_empty(xs->rx))
 446                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
 447         if (xs->tx && !xskq_cons_is_full(xs->tx))
 448                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
 449
 450         return mask;
 451 }
 452
 453 static int xsk_init_queue(u32 entries, struct xsk_queue **queue,
 454                           bool umem_queue)
 455 {
 456         struct xsk_queue *q;
 457
 458         if (entries == 0 || *queue || !is_power_of_2(entries))
 459                 return -EINVAL;
 460
 461         q = xskq_create(entries, umem_queue);
 462         if (!q)
 463                 return -ENOMEM;
 464
 465         /* Make sure queue is ready before it can be seen by others */
 466         smp_wmb();
 467         WRITE_ONCE(*queue, q);
 468         return 0;
 469 }
 470
 471 static void xsk_unbind_dev(struct xdp_sock *xs)
 472 {
 473         struct net_device *dev = xs->dev;
 474
 475         if (xs->state != XSK_BOUND)
 476                 return;
 477         WRITE_ONCE(xs->state, XSK_UNBOUND);
 478
 479         /* Wait for driver to stop using the xdp socket. */
 480         xdp_del_sk_umem(xs->umem, xs);
 481         xs->dev = NULL;
 482         synchronize_net();
 483         dev_put(dev);
 484 }
 485
 486 static struct xsk_map *xsk_get_map_list_entry(struct xdp_sock *xs,
 487                                               struct xdp_sock ***map_entry)
 488 {
 489         struct xsk_map *map = NULL;
 490         struct xsk_map_node *node;
 491
 492         *map_entry = NULL;
 493
 494         spin_lock_bh(&xs->map_list_lock);
 495         node = list_first_entry_or_null(&xs->map_list, struct xsk_map_node,
 496                                         node);
 497         if (node) {
 498                 WARN_ON(xsk_map_inc(node->map));
 499                 map = node->map;
 500                 *map_entry = node->map_entry;
 501         }
 502         spin_unlock_bh(&xs->map_list_lock);
 503         return map;
 504 }
 505
 506 static void xsk_delete_from_maps(struct xdp_sock *xs)
 507 {
 508         /* This function removes the current XDP socket from all the
 509          * maps it resides in. We need to take extra care here, due to
 510          * the two locks involved. Each map has a lock synchronizing
 511          * updates to the entries, and each socket has a lock that
 512          * synchronizes access to the list of maps (map_list). For
 513          * deadlock avoidance the locks need to be taken in the order
 514          * "map lock"->"socket map list lock". We start off by
 515          * accessing the socket map list, and take a reference to the
 516          * map to guarantee existence between the
 517          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete()
 518          * calls. Then we ask the map to remove the socket, which
 519          * tries to remove the socket from the map. Note that there
 520          * might be updates to the map between
 521          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete().
 522          */
 523         struct xdp_sock **map_entry = NULL;
 524         struct xsk_map *map;
 525
 526         while ((map = xsk_get_map_list_entry(xs, &map_entry))) {
 527                 xsk_map_try_sock_delete(map, xs, map_entry);
 528                 xsk_map_put(map);
 529         }
 530 }
 531
 532 static int xsk_release(struct socket *sock)
 533 {
 534         struct sock *sk = sock->sk;
 535         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 536         struct net *net;
 537
 538         if (!sk)
 539                 return 0;
 540
 541         net = sock_net(sk);
 542
 543         mutex_lock(&net->xdp.lock);
 544         sk_del_node_init_rcu(sk);
 545         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
 546
 547         local_bh_disable();
 548         sock_prot_inuse_add(net, sk->sk_prot, -1);
 549         local_bh_enable();
 550
 551         xsk_delete_from_maps(xs);
 552         mutex_lock(&xs->mutex);
 553         xsk_unbind_dev(xs);
 554         mutex_unlock(&xs->mutex);
 555
 556         xskq_destroy(xs->rx);
 557         xskq_destroy(xs->tx);
 558
 559         sock_orphan(sk);
 560         sock->sk = NULL;
 561
 562         sk_refcnt_debug_release(sk);
 563         sock_put(sk);
 564
 565         return 0;
 566 }
 567
 568 static struct socket *xsk_lookup_xsk_from_fd(int fd)
 569 {
 570         struct socket *sock;
 571         int err;
 572
 573         sock = sockfd_lookup(fd, &err);
 574         if (!sock)
 575                 return ERR_PTR(-ENOTSOCK);
 576
 577         if (sock->sk->sk_family != PF_XDP) {
 578                 sockfd_put(sock);
 579                 return ERR_PTR(-ENOPROTOOPT);
 580         }
 581
 582         return sock;
 583 }
 584
 585 static int xsk_bind(struct socket *sock, struct sockaddr *addr, int addr_len)
 586 {
 587         struct sockaddr_xdp *sxdp = (struct sockaddr_xdp *)addr;
 588         struct sock *sk = sock->sk;
 589         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 590         struct net_device *dev;
 591         u32 flags, qid;
 592         int err = 0;
 593
 594         if (addr_len < sizeof(struct sockaddr_xdp))
 595                 return -EINVAL;
 596         if (sxdp->sxdp_family != AF_XDP)
 597                 return -EINVAL;
 598
 599         flags = sxdp->sxdp_flags;
 600         if (flags & ~(XDP_SHARED_UMEM | XDP_COPY | XDP_ZEROCOPY |
 601                       XDP_USE_NEED_WAKEUP))
 602                 return -EINVAL;
 603
 604         rtnl_lock();
 605         mutex_lock(&xs->mutex);
 606         if (xs->state != XSK_READY) {
 607                 err = -EBUSY;
 608                 goto out_release;
 609         }
 610
 611         dev = dev_get_by_index(sock_net(sk), sxdp->sxdp_ifindex);
 612         if (!dev) {
 613                 err = -ENODEV;
 614                 goto out_release;
 615         }
 616
 617         if (!xs->rx && !xs->tx) {
 618                 err = -EINVAL;
 619                 goto out_unlock;
 620         }
 621
 622         qid = sxdp->sxdp_queue_id;
 623
 624         if (flags & XDP_SHARED_UMEM) {
 625                 struct xdp_sock *umem_xs;
 626                 struct socket *sock;
 627
 628                 if ((flags & XDP_COPY) || (flags & XDP_ZEROCOPY) ||
 629                     (flags & XDP_USE_NEED_WAKEUP)) {
 630                         /* Cannot specify flags for shared sockets. */
 631                         err = -EINVAL;
 632                         goto out_unlock;
 633                 }
 634
 635                 if (xs->umem) {
 636                         /* We have already our own. */
 637                         err = -EINVAL;
 638                         goto out_unlock;
 639                 }
 640
 641                 sock = xsk_lookup_xsk_from_fd(sxdp->sxdp_shared_umem_fd);
 642                 if (IS_ERR(sock)) {
 643                         err = PTR_ERR(sock);
 644                         goto out_unlock;
 645                 }
 646
 647                 umem_xs = xdp_sk(sock->sk);
 648                 if (!xsk_is_bound(umem_xs)) {
 649                         err = -EBADF;
 650                         sockfd_put(sock);
 651                         goto out_unlock;
 652                 }
 653                 if (umem_xs->dev != dev || umem_xs->queue_id != qid) {
 654                         err = -EINVAL;
 655                         sockfd_put(sock);
 656                         goto out_unlock;
 657                 }
 658
 659                 xdp_get_umem(umem_xs->umem);
 660                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem_xs->umem);
 661                 sockfd_put(sock);
 662         } else if (!xs->umem || !xdp_umem_validate_queues(xs->umem)) {
 663                 err = -EINVAL;
 664                 goto out_unlock;
 665         } else {
 666                 /* This xsk has its own umem. */
 667                 err = xdp_umem_assign_dev(xs->umem, dev, qid, flags);
 668                 if (err)
 669                         goto out_unlock;
 670         }
 671
 672         xs->dev = dev;
 673         xs->zc = xs->umem->zc;
 674         xs->queue_id = qid;
 675         xdp_add_sk_umem(xs->umem, xs);
 676
 677 out_unlock:
 678         if (err) {
 679                 dev_put(dev);
 680         } else {
 681                 /* Matches smp_rmb() in bind() for shared umem
 682                  * sockets, and xsk_is_bound().
 683                  */
 684                 smp_wmb();
 685                 WRITE_ONCE(xs->state, XSK_BOUND);
 686         }
 687 out_release:
 688         mutex_unlock(&xs->mutex);
 689         rtnl_unlock();
 690         return err;
 691 }
 692
 693 struct xdp_umem_reg_v1 {
 694         __u64 addr; /* Start of packet data area */
 695         __u64 len; /* Length of packet data area */
 696         __u32 chunk_size;
 697         __u32 headroom;
 698 };
 699
 700 static int xsk_setsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 701                           char __user *optval, unsigned int optlen)
 702 {
 703         struct sock *sk = sock->sk;
 704         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 705         int err;
 706
 707         if (level != SOL_XDP)
 708                 return -ENOPROTOOPT;
 709
 710         switch (optname) {
 711         case XDP_RX_RING:
 712         case XDP_TX_RING:
 713         {
 714                 struct xsk_queue **q;
 715                 int entries;
 716
 717                 if (optlen < sizeof(entries))
 718                         return -EINVAL;
 719                 if (copy_from_user(&entries, optval, sizeof(entries)))
 720                         return -EFAULT;
 721
 722                 mutex_lock(&xs->mutex);
 723                 if (xs->state != XSK_READY) {
 724                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 725                         return -EBUSY;
 726                 }
 727                 q = (optname == XDP_TX_RING) ? &xs->tx : &xs->rx;
 728                 err = xsk_init_queue(entries, q, false);
 729                 if (!err && optname == XDP_TX_RING)
 730                         /* Tx needs to be explicitly woken up the first time */
 731                         xs->tx->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
 732                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 733                 return err;
 734         }
 735         case XDP_UMEM_REG:
 736         {
 737                 size_t mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg);
 738                 struct xdp_umem_reg mr = {};
 739                 struct xdp_umem *umem;
 740
 741                 if (optlen < sizeof(struct xdp_umem_reg_v1))
 742                         return -EINVAL;
 743                 else if (optlen < sizeof(mr))
 744                         mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg_v1);
 745
 746                 if (copy_from_user(&mr, optval, mr_size))
 747                         return -EFAULT;
 748
 749                 mutex_lock(&xs->mutex);
 750                 if (xs->state != XSK_READY || xs->umem) {
 751                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 752                         return -EBUSY;
 753                 }
 754
 755                 umem = xdp_umem_create(&mr);
 756                 if (IS_ERR(umem)) {
 757                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 758                         return PTR_ERR(umem);
 759                 }
 760
 761                 /* Make sure umem is ready before it can be seen by others */
 762                 smp_wmb();
 763                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem);
 764                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 765                 return 0;
 766         }
 767         case XDP_UMEM_FILL_RING:
 768         case XDP_UMEM_COMPLETION_RING:
 769         {
 770                 struct xsk_queue **q;
 771                 int entries;
 772
 773                 if (copy_from_user(&entries, optval, sizeof(entries)))
 774                         return -EFAULT;
 775
 776                 mutex_lock(&xs->mutex);
 777                 if (xs->state != XSK_READY) {
 778                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 779                         return -EBUSY;
 780                 }
 781                 if (!xs->umem) {
 782                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 783                         return -EINVAL;
 784                 }
 785
 786                 q = (optname == XDP_UMEM_FILL_RING) ? &xs->umem->fq :
 787                         &xs->umem->cq;
 788                 err = xsk_init_queue(entries, q, true);
 789                 if (optname == XDP_UMEM_FILL_RING)
 790                         xp_set_fq(xs->umem->pool, *q);
 791                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 792                 return err;
 793         }
 794         default:
 795                 break;
 796         }
 797
 798         return -ENOPROTOOPT;
 799 }
 800
 801 static void xsk_enter_rxtx_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 802 {
 803         ring->producer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.producer);
 804         ring->consumer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.consumer);
 805         ring->desc = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, desc);
 806 }
 807
 808 static void xsk_enter_umem_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 809 {
 810         ring->producer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.producer);
 811         ring->consumer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.consumer);
 812         ring->desc = offsetof(struct xdp_umem_ring, desc);
 813 }
 814
 815 static int xsk_getsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 816                           char __user *optval, int __user *optlen)
 817 {
 818         struct sock *sk = sock->sk;
 819         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 820         int len;
 821
 822         if (level != SOL_XDP)
 823                 return -ENOPROTOOPT;
 824
 825         if (get_user(len, optlen))
 826                 return -EFAULT;
 827         if (len < 0)
 828                 return -EINVAL;
 829
 830         switch (optname) {
 831         case XDP_STATISTICS:
 832         {
 833                 struct xdp_statistics stats;
 834
 835                 if (len < sizeof(stats))
 836                         return -EINVAL;
 837
 838                 mutex_lock(&xs->mutex);
 839                 stats.rx_dropped = xs->rx_dropped;
 840                 stats.rx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->rx);
 841                 stats.tx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->tx);
 842                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 843
 844                 if (copy_to_user(optval, &stats, sizeof(stats)))
 845                         return -EFAULT;
 846                 if (put_user(sizeof(stats), optlen))
 847                         return -EFAULT;
 848
 849                 return 0;
 850         }
 851         case XDP_MMAP_OFFSETS:
 852         {
 853                 struct xdp_mmap_offsets off;
 854                 struct xdp_mmap_offsets_v1 off_v1;
 855                 bool flags_supported = true;
 856                 void *to_copy;
 857
 858                 if (len < sizeof(off_v1))
 859                         return -EINVAL;
 860                 else if (len < sizeof(off))
 861                         flags_supported = false;
 862
 863                 if (flags_supported) {
 864                         /* xdp_ring_offset is identical to xdp_ring_offset_v1
 865                          * except for the flags field added to the end.
 866                          */
 867                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 868                                                &off.rx);
 869                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 870                                                &off.tx);
 871                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 872                                                &off.fr);
 873                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 874                                                &off.cr);
 875                         off.rx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 876                                                 ptrs.flags);
 877                         off.tx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 878                                                 ptrs.flags);
 879                         off.fr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 880                                                 ptrs.flags);
 881                         off.cr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 882                                                 ptrs.flags);
 883
 884                         len = sizeof(off);
 885                         to_copy = &off;
 886                 } else {
 887                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.rx);
 888                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.tx);
 889                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.fr);
 890                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.cr);
 891
 892                         len = sizeof(off_v1);
 893                         to_copy = &off_v1;
 894                 }
 895
 896                 if (copy_to_user(optval, to_copy, len))
 897                         return -EFAULT;
 898                 if (put_user(len, optlen))
 899                         return -EFAULT;
 900
 901                 return 0;
 902         }
 903         case XDP_OPTIONS:
 904         {
 905                 struct xdp_options opts = {};
 906
 907                 if (len < sizeof(opts))
 908                         return -EINVAL;
 909
 910                 mutex_lock(&xs->mutex);
 911                 if (xs->zc)
 912                         opts.flags |= XDP_OPTIONS_ZEROCOPY;
 913                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 914
 915                 len = sizeof(opts);
 916                 if (copy_to_user(optval, &opts, len))
 917                         return -EFAULT;
 918                 if (put_user(len, optlen))
 919                         return -EFAULT;
 920
 921                 return 0;
 922         }
 923         default:
 924                 break;
 925         }
 926
 927         return -EOPNOTSUPP;
 928 }
 929
 930 static int xsk_mmap(struct file *file, struct socket *sock,
 931                     struct vm_area_struct *vma)
 932 {
 933         loff_t offset = (loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 934         unsigned long size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 935         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sock->sk);
 936         struct xsk_queue *q = NULL;
 937         struct xdp_umem *umem;
 938         unsigned long pfn;
 939         struct page *qpg;
 940
 941         if (READ_ONCE(xs->state) != XSK_READY)
 942                 return -EBUSY;
 943
 944         if (offset == XDP_PGOFF_RX_RING) {
 945                 q = READ_ONCE(xs->rx);
 946         } else if (offset == XDP_PGOFF_TX_RING) {
 947                 q = READ_ONCE(xs->tx);
 948         } else {
 949                 umem = READ_ONCE(xs->umem);
 950                 if (!umem)
 951                         return -EINVAL;
 952
 953                 /* Matches the smp_wmb() in XDP_UMEM_REG */
 954                 smp_rmb();
 955                 if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_FILL_RING)
 956                         q = READ_ONCE(umem->fq);
 957                 else if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_COMPLETION_RING)
 958                         q = READ_ONCE(umem->cq);
 959         }
 960
 961         if (!q)
 962                 return -EINVAL;
 963
 964         /* Matches the smp_wmb() in xsk_init_queue */
 965         smp_rmb();
 966         qpg = virt_to_head_page(q->ring);
 967         if (size > page_size(qpg))
 968                 return -EINVAL;
 969
 970         pfn = virt_to_phys(q->ring) >> PAGE_SHIFT;
 971         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn,
 972                                size, vma->vm_page_prot);
 973 }
 974
 975 static int xsk_notifier(struct notifier_block *this,
 976                         unsigned long msg, void *ptr)
 977 {
 978         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
 979         struct net *net = dev_net(dev);
 980         struct sock *sk;
 981
 982         switch (msg) {
 983         case NETDEV_UNREGISTER:
 984                 mutex_lock(&net->xdp.lock);
 985                 sk_for_each(sk, &net->xdp.list) {
 986                         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 987
 988                         mutex_lock(&xs->mutex);
 989                         if (xs->dev == dev) {
 990                                 sk->sk_err = ENETDOWN;
 991                                 if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
 992                                         sk->sk_error_report(sk);
 993
 994                                 xsk_unbind_dev(xs);
 995
 996                                 /* Clear device references in umem. */
 997                                 xdp_umem_clear_dev(xs->umem);
 998                         }
 999                         mutex_unlock(&xs->mutex);
1000                 }
1001                 mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1002                 break;
1003         }
1004         return NOTIFY_DONE;
1005 }
1006
1007 static struct proto xsk_proto = {
1008         .name =         "XDP",
1009         .owner =        THIS_MODULE,
1010         .obj_size =     sizeof(struct xdp_sock),
1011 };
1012
1013 static const struct proto_ops xsk_proto_ops = {
1014         .family         = PF_XDP,
1015         .owner          = THIS_MODULE,
1016         .release        = xsk_release,
1017         .bind           = xsk_bind,
1018         .connect        = sock_no_connect,
1019         .socketpair     = sock_no_socketpair,
1020         .accept         = sock_no_accept,
1021         .getname        = sock_no_getname,
1022         .poll           = xsk_poll,
1023         .ioctl          = sock_no_ioctl,
1024         .listen         = sock_no_listen,
1025         .shutdown       = sock_no_shutdown,
1026         .setsockopt     = xsk_setsockopt,
1027         .getsockopt     = xsk_getsockopt,
1028         .sendmsg        = xsk_sendmsg,
1029         .recvmsg        = sock_no_recvmsg,
1030         .mmap           = xsk_mmap,
1031         .sendpage       = sock_no_sendpage,
1032 };
1033
1034 static void xsk_destruct(struct sock *sk)
1035 {
1036         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
1037
1038         if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
1039                 return;
1040
1041         xdp_put_umem(xs->umem);
1042
1043         sk_refcnt_debug_dec(sk);
1044 }
1045
1046 static int xsk_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol,
1047                       int kern)
1048 {
1049         struct sock *sk;
1050         struct xdp_sock *xs;
1051
1052         if (!ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_RAW))
1053                 return -EPERM;
1054         if (sock->type != SOCK_RAW)
1055                 return -ESOCKTNOSUPPORT;
1056
1057         if (protocol)
1058                 return -EPROTONOSUPPORT;
1059
1060         sock->state = SS_UNCONNECTED;
1061
1062         sk = sk_alloc(net, PF_XDP, GFP_KERNEL, &xsk_proto, kern);
1063         if (!sk)
1064                 return -ENOBUFS;
1065
1066         sock->ops = &xsk_proto_ops;
1067
1068         sock_init_data(sock, sk);
1069
1070         sk->sk_family = PF_XDP;
1071
1072         sk->sk_destruct = xsk_destruct;
1073         sk_refcnt_debug_inc(sk);
1074
1075         sock_set_flag(sk, SOCK_RCU_FREE);
1076
1077         xs = xdp_sk(sk);
1078         xs->state = XSK_READY;
1079         mutex_init(&xs->mutex);
1080         spin_lock_init(&xs->rx_lock);
1081         spin_lock_init(&xs->tx_completion_lock);
1082
1083         INIT_LIST_HEAD(&xs->map_list);
1084         spin_lock_init(&xs->map_list_lock);
1085
1086         mutex_lock(&net->xdp.lock);
1087         sk_add_node_rcu(sk, &net->xdp.list);
1088         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1089
1090         local_bh_disable();
1091         sock_prot_inuse_add(net, &xsk_proto, 1);
1092         local_bh_enable();
1093
1094         return 0;
1095 }
1096
1097 static const struct net_proto_family xsk_family_ops = {
1098         .family = PF_XDP,
1099         .create = xsk_create,
1100         .owner  = THIS_MODULE,
1101 };
1102
1103 static struct notifier_block xsk_netdev_notifier = {
1104         .notifier_call  = xsk_notifier,
1105 };
1106
1107 static int __net_init xsk_net_init(struct net *net)
1108 {
1109         mutex_init(&net->xdp.lock);
1110         INIT_HLIST_HEAD(&net->xdp.list);
1111         return 0;
1112 }
1113
1114 static void __net_exit xsk_net_exit(struct net *net)
1115 {
1116         WARN_ON_ONCE(!hlist_empty(&net->xdp.list));
1117 }
1118
1119 static struct pernet_operations xsk_net_ops = {
1120         .init = xsk_net_init,
1121         .exit = xsk_net_exit,
1122 };
1123
1124 static int __init xsk_init(void)
1125 {
1126         int err, cpu;
1127
1128         err = proto_register(&xsk_proto, 0 /* no slab */);
1129         if (err)
1130                 goto out;
1131
1132         err = sock_register(&xsk_family_ops);
1133         if (err)
1134                 goto out_proto;
1135
1136         err = register_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1137         if (err)
1138                 goto out_sk;
1139
1140         err = register_netdevice_notifier(&xsk_netdev_notifier);
1141         if (err)
1142                 goto out_pernet;
1143
1144         for_each_possible_cpu(cpu)
1145                 INIT_LIST_HEAD(&per_cpu(xskmap_flush_list, cpu));
1146         return 0;
1147
1148 out_pernet:
1149         unregister_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1150 out_sk:
1151         sock_unregister(PF_XDP);
1152 out_proto:
1153         proto_unregister(&xsk_proto);
1154 out:
1155         return err;
1156 }
1157
1158 fs_initcall(xsk_init);