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_queue_full++;
 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                         xs->tx->queue_empty_descs++;
 279                         continue;
 280                 }
 281
 282                 /* This is the backpressure mechanism for the Tx path.
 283                  * Reserve space in the completion queue and only proceed
 284                  * if there is space in it. This avoids having to implement
 285                  * any buffering in the Tx path.
 286                  */
 287                 if (xskq_prod_reserve_addr(umem->cq, desc->addr))
 288                         goto out;
 289
 290                 xskq_cons_release(xs->tx);
 291                 rcu_read_unlock();
 292                 return true;
 293         }
 294
 295 out:
 296         rcu_read_unlock();
 297         return false;
 298 }
 299 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_consume_tx);
 300
 301 static int xsk_wakeup(struct xdp_sock *xs, u8 flags)
 302 {
 303         struct net_device *dev = xs->dev;
 304         int err;
 305
 306         rcu_read_lock();
 307         err = dev->netdev_ops->ndo_xsk_wakeup(dev, xs->queue_id, flags);
 308         rcu_read_unlock();
 309
 310         return err;
 311 }
 312
 313 static int xsk_zc_xmit(struct xdp_sock *xs)
 314 {
 315         return xsk_wakeup(xs, XDP_WAKEUP_TX);
 316 }
 317
 318 static void xsk_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
 319 {
 320         u64 addr = (u64)(long)skb_shinfo(skb)->destructor_arg;
 321         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(skb->sk);
 322         unsigned long flags;
 323
 324         spin_lock_irqsave(&xs->tx_completion_lock, flags);
 325         xskq_prod_submit_addr(xs->umem->cq, addr);
 326         spin_unlock_irqrestore(&xs->tx_completion_lock, flags);
 327
 328         sock_wfree(skb);
 329 }
 330
 331 static int xsk_generic_xmit(struct sock *sk)
 332 {
 333         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 334         u32 max_batch = TX_BATCH_SIZE;
 335         bool sent_frame = false;
 336         struct xdp_desc desc;
 337         struct sk_buff *skb;
 338         int err = 0;
 339
 340         mutex_lock(&xs->mutex);
 341
 342         if (xs->queue_id >= xs->dev->real_num_tx_queues)
 343                 goto out;
 344
 345         while (xskq_cons_peek_desc(xs->tx, &desc, xs->umem)) {
 346                 char *buffer;
 347                 u64 addr;
 348                 u32 len;
 349
 350                 if (max_batch-- == 0) {
 351                         err = -EAGAIN;
 352                         goto out;
 353                 }
 354
 355                 len = desc.len;
 356                 skb = sock_alloc_send_skb(sk, len, 1, &err);
 357                 if (unlikely(!skb))
 358                         goto out;
 359
 360                 skb_put(skb, len);
 361                 addr = desc.addr;
 362                 buffer = xsk_buff_raw_get_data(xs->umem, addr);
 363                 err = skb_store_bits(skb, 0, buffer, len);
 364                 /* This is the backpressure mechanism for the Tx path.
 365                  * Reserve space in the completion queue and only proceed
 366                  * if there is space in it. This avoids having to implement
 367                  * any buffering in the Tx path.
 368                  */
 369                 if (unlikely(err) || xskq_prod_reserve(xs->umem->cq)) {
 370                         kfree_skb(skb);
 371                         goto out;
 372                 }
 373
 374                 skb->dev = xs->dev;
 375                 skb->priority = sk->sk_priority;
 376                 skb->mark = sk->sk_mark;
 377                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = (void *)(long)desc.addr;
 378                 skb->destructor = xsk_destruct_skb;
 379
 380                 err = dev_direct_xmit(skb, xs->queue_id);
 381                 xskq_cons_release(xs->tx);
 382                 /* Ignore NET_XMIT_CN as packet might have been sent */
 383                 if (err == NET_XMIT_DROP || err == NETDEV_TX_BUSY) {
 384                         /* SKB completed but not sent */
 385                         err = -EBUSY;
 386                         goto out;
 387                 }
 388
 389                 sent_frame = true;
 390         }
 391
 392         xs->tx->queue_empty_descs++;
 393
 394 out:
 395         if (sent_frame)
 396                 sk->sk_write_space(sk);
 397
 398         mutex_unlock(&xs->mutex);
 399         return err;
 400 }
 401
 402 static int __xsk_sendmsg(struct sock *sk)
 403 {
 404         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 405
 406         if (unlikely(!(xs->dev->flags & IFF_UP)))
 407                 return -ENETDOWN;
 408         if (unlikely(!xs->tx))
 409                 return -ENOBUFS;
 410
 411         return xs->zc ? xsk_zc_xmit(xs) : xsk_generic_xmit(sk);
 412 }
 413
 414 static int xsk_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m, size_t total_len)
 415 {
 416         bool need_wait = !(m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 417         struct sock *sk = sock->sk;
 418         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 419
 420         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 421                 return -ENXIO;
 422         if (unlikely(need_wait))
 423                 return -EOPNOTSUPP;
 424
 425         return __xsk_sendmsg(sk);
 426 }
 427
 428 static __poll_t xsk_poll(struct file *file, struct socket *sock,
 429                              struct poll_table_struct *wait)
 430 {
 431         __poll_t mask = datagram_poll(file, sock, wait);
 432         struct sock *sk = sock->sk;
 433         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 434         struct xdp_umem *umem;
 435
 436         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 437                 return mask;
 438
 439         umem = xs->umem;
 440
 441         if (umem->need_wakeup) {
 442                 if (xs->zc)
 443                         xsk_wakeup(xs, umem->need_wakeup);
 444                 else
 445                         /* Poll needs to drive Tx also in copy mode */
 446                         __xsk_sendmsg(sk);
 447         }
 448
 449         if (xs->rx && !xskq_prod_is_empty(xs->rx))
 450                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
 451         if (xs->tx && !xskq_cons_is_full(xs->tx))
 452                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
 453
 454         return mask;
 455 }
 456
 457 static int xsk_init_queue(u32 entries, struct xsk_queue **queue,
 458                           bool umem_queue)
 459 {
 460         struct xsk_queue *q;
 461
 462         if (entries == 0 || *queue || !is_power_of_2(entries))
 463                 return -EINVAL;
 464
 465         q = xskq_create(entries, umem_queue);
 466         if (!q)
 467                 return -ENOMEM;
 468
 469         /* Make sure queue is ready before it can be seen by others */
 470         smp_wmb();
 471         WRITE_ONCE(*queue, q);
 472         return 0;
 473 }
 474
 475 static void xsk_unbind_dev(struct xdp_sock *xs)
 476 {
 477         struct net_device *dev = xs->dev;
 478
 479         if (xs->state != XSK_BOUND)
 480                 return;
 481         WRITE_ONCE(xs->state, XSK_UNBOUND);
 482
 483         /* Wait for driver to stop using the xdp socket. */
 484         xdp_del_sk_umem(xs->umem, xs);
 485         xs->dev = NULL;
 486         synchronize_net();
 487         dev_put(dev);
 488 }
 489
 490 static struct xsk_map *xsk_get_map_list_entry(struct xdp_sock *xs,
 491                                               struct xdp_sock ***map_entry)
 492 {
 493         struct xsk_map *map = NULL;
 494         struct xsk_map_node *node;
 495
 496         *map_entry = NULL;
 497
 498         spin_lock_bh(&xs->map_list_lock);
 499         node = list_first_entry_or_null(&xs->map_list, struct xsk_map_node,
 500                                         node);
 501         if (node) {
 502                 WARN_ON(xsk_map_inc(node->map));
 503                 map = node->map;
 504                 *map_entry = node->map_entry;
 505         }
 506         spin_unlock_bh(&xs->map_list_lock);
 507         return map;
 508 }
 509
 510 static void xsk_delete_from_maps(struct xdp_sock *xs)
 511 {
 512         /* This function removes the current XDP socket from all the
 513          * maps it resides in. We need to take extra care here, due to
 514          * the two locks involved. Each map has a lock synchronizing
 515          * updates to the entries, and each socket has a lock that
 516          * synchronizes access to the list of maps (map_list). For
 517          * deadlock avoidance the locks need to be taken in the order
 518          * "map lock"->"socket map list lock". We start off by
 519          * accessing the socket map list, and take a reference to the
 520          * map to guarantee existence between the
 521          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete()
 522          * calls. Then we ask the map to remove the socket, which
 523          * tries to remove the socket from the map. Note that there
 524          * might be updates to the map between
 525          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete().
 526          */
 527         struct xdp_sock **map_entry = NULL;
 528         struct xsk_map *map;
 529
 530         while ((map = xsk_get_map_list_entry(xs, &map_entry))) {
 531                 xsk_map_try_sock_delete(map, xs, map_entry);
 532                 xsk_map_put(map);
 533         }
 534 }
 535
 536 static int xsk_release(struct socket *sock)
 537 {
 538         struct sock *sk = sock->sk;
 539         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 540         struct net *net;
 541
 542         if (!sk)
 543                 return 0;
 544
 545         net = sock_net(sk);
 546
 547         mutex_lock(&net->xdp.lock);
 548         sk_del_node_init_rcu(sk);
 549         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
 550
 551         local_bh_disable();
 552         sock_prot_inuse_add(net, sk->sk_prot, -1);
 553         local_bh_enable();
 554
 555         xsk_delete_from_maps(xs);
 556         mutex_lock(&xs->mutex);
 557         xsk_unbind_dev(xs);
 558         mutex_unlock(&xs->mutex);
 559
 560         xskq_destroy(xs->rx);
 561         xskq_destroy(xs->tx);
 562
 563         sock_orphan(sk);
 564         sock->sk = NULL;
 565
 566         sk_refcnt_debug_release(sk);
 567         sock_put(sk);
 568
 569         return 0;
 570 }
 571
 572 static struct socket *xsk_lookup_xsk_from_fd(int fd)
 573 {
 574         struct socket *sock;
 575         int err;
 576
 577         sock = sockfd_lookup(fd, &err);
 578         if (!sock)
 579                 return ERR_PTR(-ENOTSOCK);
 580
 581         if (sock->sk->sk_family != PF_XDP) {
 582                 sockfd_put(sock);
 583                 return ERR_PTR(-ENOPROTOOPT);
 584         }
 585
 586         return sock;
 587 }
 588
 589 static int xsk_bind(struct socket *sock, struct sockaddr *addr, int addr_len)
 590 {
 591         struct sockaddr_xdp *sxdp = (struct sockaddr_xdp *)addr;
 592         struct sock *sk = sock->sk;
 593         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 594         struct net_device *dev;
 595         u32 flags, qid;
 596         int err = 0;
 597
 598         if (addr_len < sizeof(struct sockaddr_xdp))
 599                 return -EINVAL;
 600         if (sxdp->sxdp_family != AF_XDP)
 601                 return -EINVAL;
 602
 603         flags = sxdp->sxdp_flags;
 604         if (flags & ~(XDP_SHARED_UMEM | XDP_COPY | XDP_ZEROCOPY |
 605                       XDP_USE_NEED_WAKEUP))
 606                 return -EINVAL;
 607
 608         rtnl_lock();
 609         mutex_lock(&xs->mutex);
 610         if (xs->state != XSK_READY) {
 611                 err = -EBUSY;
 612                 goto out_release;
 613         }
 614
 615         dev = dev_get_by_index(sock_net(sk), sxdp->sxdp_ifindex);
 616         if (!dev) {
 617                 err = -ENODEV;
 618                 goto out_release;
 619         }
 620
 621         if (!xs->rx && !xs->tx) {
 622                 err = -EINVAL;
 623                 goto out_unlock;
 624         }
 625
 626         qid = sxdp->sxdp_queue_id;
 627
 628         if (flags & XDP_SHARED_UMEM) {
 629                 struct xdp_sock *umem_xs;
 630                 struct socket *sock;
 631
 632                 if ((flags & XDP_COPY) || (flags & XDP_ZEROCOPY) ||
 633                     (flags & XDP_USE_NEED_WAKEUP)) {
 634                         /* Cannot specify flags for shared sockets. */
 635                         err = -EINVAL;
 636                         goto out_unlock;
 637                 }
 638
 639                 if (xs->umem) {
 640                         /* We have already our own. */
 641                         err = -EINVAL;
 642                         goto out_unlock;
 643                 }
 644
 645                 sock = xsk_lookup_xsk_from_fd(sxdp->sxdp_shared_umem_fd);
 646                 if (IS_ERR(sock)) {
 647                         err = PTR_ERR(sock);
 648                         goto out_unlock;
 649                 }
 650
 651                 umem_xs = xdp_sk(sock->sk);
 652                 if (!xsk_is_bound(umem_xs)) {
 653                         err = -EBADF;
 654                         sockfd_put(sock);
 655                         goto out_unlock;
 656                 }
 657                 if (umem_xs->dev != dev || umem_xs->queue_id != qid) {
 658                         err = -EINVAL;
 659                         sockfd_put(sock);
 660                         goto out_unlock;
 661                 }
 662
 663                 xdp_get_umem(umem_xs->umem);
 664                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem_xs->umem);
 665                 sockfd_put(sock);
 666         } else if (!xs->umem || !xdp_umem_validate_queues(xs->umem)) {
 667                 err = -EINVAL;
 668                 goto out_unlock;
 669         } else {
 670                 /* This xsk has its own umem. */
 671                 err = xdp_umem_assign_dev(xs->umem, dev, qid, flags);
 672                 if (err)
 673                         goto out_unlock;
 674         }
 675
 676         xs->dev = dev;
 677         xs->zc = xs->umem->zc;
 678         xs->queue_id = qid;
 679         xdp_add_sk_umem(xs->umem, xs);
 680
 681 out_unlock:
 682         if (err) {
 683                 dev_put(dev);
 684         } else {
 685                 /* Matches smp_rmb() in bind() for shared umem
 686                  * sockets, and xsk_is_bound().
 687                  */
 688                 smp_wmb();
 689                 WRITE_ONCE(xs->state, XSK_BOUND);
 690         }
 691 out_release:
 692         mutex_unlock(&xs->mutex);
 693         rtnl_unlock();
 694         return err;
 695 }
 696
 697 struct xdp_umem_reg_v1 {
 698         __u64 addr; /* Start of packet data area */
 699         __u64 len; /* Length of packet data area */
 700         __u32 chunk_size;
 701         __u32 headroom;
 702 };
 703
 704 static int xsk_setsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 705                           sockptr_t optval, unsigned int optlen)
 706 {
 707         struct sock *sk = sock->sk;
 708         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 709         int err;
 710
 711         if (level != SOL_XDP)
 712                 return -ENOPROTOOPT;
 713
 714         switch (optname) {
 715         case XDP_RX_RING:
 716         case XDP_TX_RING:
 717         {
 718                 struct xsk_queue **q;
 719                 int entries;
 720
 721                 if (optlen < sizeof(entries))
 722                         return -EINVAL;
 723                 if (copy_from_sockptr(&entries, optval, sizeof(entries)))
 724                         return -EFAULT;
 725
 726                 mutex_lock(&xs->mutex);
 727                 if (xs->state != XSK_READY) {
 728                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 729                         return -EBUSY;
 730                 }
 731                 q = (optname == XDP_TX_RING) ? &xs->tx : &xs->rx;
 732                 err = xsk_init_queue(entries, q, false);
 733                 if (!err && optname == XDP_TX_RING)
 734                         /* Tx needs to be explicitly woken up the first time */
 735                         xs->tx->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
 736                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 737                 return err;
 738         }
 739         case XDP_UMEM_REG:
 740         {
 741                 size_t mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg);
 742                 struct xdp_umem_reg mr = {};
 743                 struct xdp_umem *umem;
 744
 745                 if (optlen < sizeof(struct xdp_umem_reg_v1))
 746                         return -EINVAL;
 747                 else if (optlen < sizeof(mr))
 748                         mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg_v1);
 749
 750                 if (copy_from_sockptr(&mr, optval, mr_size))
 751                         return -EFAULT;
 752
 753                 mutex_lock(&xs->mutex);
 754                 if (xs->state != XSK_READY || xs->umem) {
 755                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 756                         return -EBUSY;
 757                 }
 758
 759                 umem = xdp_umem_create(&mr);
 760                 if (IS_ERR(umem)) {
 761                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 762                         return PTR_ERR(umem);
 763                 }
 764
 765                 /* Make sure umem is ready before it can be seen by others */
 766                 smp_wmb();
 767                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem);
 768                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 769                 return 0;
 770         }
 771         case XDP_UMEM_FILL_RING:
 772         case XDP_UMEM_COMPLETION_RING:
 773         {
 774                 struct xsk_queue **q;
 775                 int entries;
 776
 777                 if (copy_from_sockptr(&entries, optval, sizeof(entries)))
 778                         return -EFAULT;
 779
 780                 mutex_lock(&xs->mutex);
 781                 if (xs->state != XSK_READY) {
 782                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 783                         return -EBUSY;
 784                 }
 785                 if (!xs->umem) {
 786                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 787                         return -EINVAL;
 788                 }
 789
 790                 q = (optname == XDP_UMEM_FILL_RING) ? &xs->umem->fq :
 791                         &xs->umem->cq;
 792                 err = xsk_init_queue(entries, q, true);
 793                 if (optname == XDP_UMEM_FILL_RING)
 794                         xp_set_fq(xs->umem->pool, *q);
 795                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 796                 return err;
 797         }
 798         default:
 799                 break;
 800         }
 801
 802         return -ENOPROTOOPT;
 803 }
 804
 805 static void xsk_enter_rxtx_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 806 {
 807         ring->producer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.producer);
 808         ring->consumer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.consumer);
 809         ring->desc = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, desc);
 810 }
 811
 812 static void xsk_enter_umem_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 813 {
 814         ring->producer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.producer);
 815         ring->consumer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.consumer);
 816         ring->desc = offsetof(struct xdp_umem_ring, desc);
 817 }
 818
 819 struct xdp_statistics_v1 {
 820         __u64 rx_dropped;
 821         __u64 rx_invalid_descs;
 822         __u64 tx_invalid_descs;
 823 };
 824
 825 static int xsk_getsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 826                           char __user *optval, int __user *optlen)
 827 {
 828         struct sock *sk = sock->sk;
 829         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 830         int len;
 831
 832         if (level != SOL_XDP)
 833                 return -ENOPROTOOPT;
 834
 835         if (get_user(len, optlen))
 836                 return -EFAULT;
 837         if (len < 0)
 838                 return -EINVAL;
 839
 840         switch (optname) {
 841         case XDP_STATISTICS:
 842         {
 843                 struct xdp_statistics stats = {};
 844                 bool extra_stats = true;
 845                 size_t stats_size;
 846
 847                 if (len < sizeof(struct xdp_statistics_v1)) {
 848                         return -EINVAL;
 849                 } else if (len < sizeof(stats)) {
 850                         extra_stats = false;
 851                         stats_size = sizeof(struct xdp_statistics_v1);
 852                 } else {
 853                         stats_size = sizeof(stats);
 854                 }
 855
 856                 mutex_lock(&xs->mutex);
 857                 stats.rx_dropped = xs->rx_dropped;
 858                 if (extra_stats) {
 859                         stats.rx_ring_full = xs->rx_queue_full;
 860                         stats.rx_fill_ring_empty_descs =
 861                                 xs->umem ? xskq_nb_queue_empty_descs(xs->umem->fq) : 0;
 862                         stats.tx_ring_empty_descs = xskq_nb_queue_empty_descs(xs->tx);
 863                 } else {
 864                         stats.rx_dropped += xs->rx_queue_full;
 865                 }
 866                 stats.rx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->rx);
 867                 stats.tx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->tx);
 868                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 869
 870                 if (copy_to_user(optval, &stats, stats_size))
 871                         return -EFAULT;
 872                 if (put_user(stats_size, optlen))
 873                         return -EFAULT;
 874
 875                 return 0;
 876         }
 877         case XDP_MMAP_OFFSETS:
 878         {
 879                 struct xdp_mmap_offsets off;
 880                 struct xdp_mmap_offsets_v1 off_v1;
 881                 bool flags_supported = true;
 882                 void *to_copy;
 883
 884                 if (len < sizeof(off_v1))
 885                         return -EINVAL;
 886                 else if (len < sizeof(off))
 887                         flags_supported = false;
 888
 889                 if (flags_supported) {
 890                         /* xdp_ring_offset is identical to xdp_ring_offset_v1
 891                          * except for the flags field added to the end.
 892                          */
 893                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 894                                                &off.rx);
 895                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 896                                                &off.tx);
 897                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 898                                                &off.fr);
 899                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 900                                                &off.cr);
 901                         off.rx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 902                                                 ptrs.flags);
 903                         off.tx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 904                                                 ptrs.flags);
 905                         off.fr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 906                                                 ptrs.flags);
 907                         off.cr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 908                                                 ptrs.flags);
 909
 910                         len = sizeof(off);
 911                         to_copy = &off;
 912                 } else {
 913                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.rx);
 914                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.tx);
 915                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.fr);
 916                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.cr);
 917
 918                         len = sizeof(off_v1);
 919                         to_copy = &off_v1;
 920                 }
 921
 922                 if (copy_to_user(optval, to_copy, len))
 923                         return -EFAULT;
 924                 if (put_user(len, optlen))
 925                         return -EFAULT;
 926
 927                 return 0;
 928         }
 929         case XDP_OPTIONS:
 930         {
 931                 struct xdp_options opts = {};
 932
 933                 if (len < sizeof(opts))
 934                         return -EINVAL;
 935
 936                 mutex_lock(&xs->mutex);
 937                 if (xs->zc)
 938                         opts.flags |= XDP_OPTIONS_ZEROCOPY;
 939                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 940
 941                 len = sizeof(opts);
 942                 if (copy_to_user(optval, &opts, len))
 943                         return -EFAULT;
 944                 if (put_user(len, optlen))
 945                         return -EFAULT;
 946
 947                 return 0;
 948         }
 949         default:
 950                 break;
 951         }
 952
 953         return -EOPNOTSUPP;
 954 }
 955
 956 static int xsk_mmap(struct file *file, struct socket *sock,
 957                     struct vm_area_struct *vma)
 958 {
 959         loff_t offset = (loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 960         unsigned long size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 961         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sock->sk);
 962         struct xsk_queue *q = NULL;
 963         struct xdp_umem *umem;
 964         unsigned long pfn;
 965         struct page *qpg;
 966
 967         if (READ_ONCE(xs->state) != XSK_READY)
 968                 return -EBUSY;
 969
 970         if (offset == XDP_PGOFF_RX_RING) {
 971                 q = READ_ONCE(xs->rx);
 972         } else if (offset == XDP_PGOFF_TX_RING) {
 973                 q = READ_ONCE(xs->tx);
 974         } else {
 975                 umem = READ_ONCE(xs->umem);
 976                 if (!umem)
 977                         return -EINVAL;
 978
 979                 /* Matches the smp_wmb() in XDP_UMEM_REG */
 980                 smp_rmb();
 981                 if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_FILL_RING)
 982                         q = READ_ONCE(umem->fq);
 983                 else if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_COMPLETION_RING)
 984                         q = READ_ONCE(umem->cq);
 985         }
 986
 987         if (!q)
 988                 return -EINVAL;
 989
 990         /* Matches the smp_wmb() in xsk_init_queue */
 991         smp_rmb();
 992         qpg = virt_to_head_page(q->ring);
 993         if (size > page_size(qpg))
 994                 return -EINVAL;
 995
 996         pfn = virt_to_phys(q->ring) >> PAGE_SHIFT;
 997         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn,
 998                                size, vma->vm_page_prot);
 999 }
1000
1001 static int xsk_notifier(struct notifier_block *this,
1002                         unsigned long msg, void *ptr)
1003 {
1004         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1005         struct net *net = dev_net(dev);
1006         struct sock *sk;
1007
1008         switch (msg) {
1009         case NETDEV_UNREGISTER:
1010                 mutex_lock(&net->xdp.lock);
1011                 sk_for_each(sk, &net->xdp.list) {
1012                         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
1013
1014                         mutex_lock(&xs->mutex);
1015                         if (xs->dev == dev) {
1016                                 sk->sk_err = ENETDOWN;
1017                                 if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
1018                                         sk->sk_error_report(sk);
1019
1020                                 xsk_unbind_dev(xs);
1021
1022                                 /* Clear device references in umem. */
1023                                 xdp_umem_clear_dev(xs->umem);
1024                         }
1025                         mutex_unlock(&xs->mutex);
1026                 }
1027                 mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1028                 break;
1029         }
1030         return NOTIFY_DONE;
1031 }
1032
1033 static struct proto xsk_proto = {
1034         .name =         "XDP",
1035         .owner =        THIS_MODULE,
1036         .obj_size =     sizeof(struct xdp_sock),
1037 };
1038
1039 static const struct proto_ops xsk_proto_ops = {
1040         .family         = PF_XDP,
1041         .owner          = THIS_MODULE,
1042         .release        = xsk_release,
1043         .bind           = xsk_bind,
1044         .connect        = sock_no_connect,
1045         .socketpair     = sock_no_socketpair,
1046         .accept         = sock_no_accept,
1047         .getname        = sock_no_getname,
1048         .poll           = xsk_poll,
1049         .ioctl          = sock_no_ioctl,
1050         .listen         = sock_no_listen,
1051         .shutdown       = sock_no_shutdown,
1052         .setsockopt     = xsk_setsockopt,
1053         .getsockopt     = xsk_getsockopt,
1054         .sendmsg        = xsk_sendmsg,
1055         .recvmsg        = sock_no_recvmsg,
1056         .mmap           = xsk_mmap,
1057         .sendpage       = sock_no_sendpage,
1058 };
1059
1060 static void xsk_destruct(struct sock *sk)
1061 {
1062         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
1063
1064         if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
1065                 return;
1066
1067         xdp_put_umem(xs->umem);
1068
1069         sk_refcnt_debug_dec(sk);
1070 }
1071
1072 static int xsk_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol,
1073                       int kern)
1074 {
1075         struct sock *sk;
1076         struct xdp_sock *xs;
1077
1078         if (!ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_RAW))
1079                 return -EPERM;
1080         if (sock->type != SOCK_RAW)
1081                 return -ESOCKTNOSUPPORT;
1082
1083         if (protocol)
1084                 return -EPROTONOSUPPORT;
1085
1086         sock->state = SS_UNCONNECTED;
1087
1088         sk = sk_alloc(net, PF_XDP, GFP_KERNEL, &xsk_proto, kern);
1089         if (!sk)
1090                 return -ENOBUFS;
1091
1092         sock->ops = &xsk_proto_ops;
1093
1094         sock_init_data(sock, sk);
1095
1096         sk->sk_family = PF_XDP;
1097
1098         sk->sk_destruct = xsk_destruct;
1099         sk_refcnt_debug_inc(sk);
1100
1101         sock_set_flag(sk, SOCK_RCU_FREE);
1102
1103         xs = xdp_sk(sk);
1104         xs->state = XSK_READY;
1105         mutex_init(&xs->mutex);
1106         spin_lock_init(&xs->rx_lock);
1107         spin_lock_init(&xs->tx_completion_lock);
1108
1109         INIT_LIST_HEAD(&xs->map_list);
1110         spin_lock_init(&xs->map_list_lock);
1111
1112         mutex_lock(&net->xdp.lock);
1113         sk_add_node_rcu(sk, &net->xdp.list);
1114         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1115
1116         local_bh_disable();
1117         sock_prot_inuse_add(net, &xsk_proto, 1);
1118         local_bh_enable();
1119
1120         return 0;
1121 }
1122
1123 static const struct net_proto_family xsk_family_ops = {
1124         .family = PF_XDP,
1125         .create = xsk_create,
1126         .owner  = THIS_MODULE,
1127 };
1128
1129 static struct notifier_block xsk_netdev_notifier = {
1130         .notifier_call  = xsk_notifier,
1131 };
1132
1133 static int __net_init xsk_net_init(struct net *net)
1134 {
1135         mutex_init(&net->xdp.lock);
1136         INIT_HLIST_HEAD(&net->xdp.list);
1137         return 0;
1138 }
1139
1140 static void __net_exit xsk_net_exit(struct net *net)
1141 {
1142         WARN_ON_ONCE(!hlist_empty(&net->xdp.list));
1143 }
1144
1145 static struct pernet_operations xsk_net_ops = {
1146         .init = xsk_net_init,
1147         .exit = xsk_net_exit,
1148 };
1149
1150 static int __init xsk_init(void)
1151 {
1152         int err, cpu;
1153
1154         err = proto_register(&xsk_proto, 0 /* no slab */);
1155         if (err)
1156                 goto out;
1157
1158         err = sock_register(&xsk_family_ops);
1159         if (err)
1160                 goto out_proto;
1161
1162         err = register_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1163         if (err)
1164                 goto out_sk;
1165
1166         err = register_netdevice_notifier(&xsk_netdev_notifier);
1167         if (err)
1168                 goto out_pernet;
1169
1170         for_each_possible_cpu(cpu)
1171                 INIT_LIST_HEAD(&per_cpu(xskmap_flush_list, cpu));
1172         return 0;
1173
1174 out_pernet:
1175         unregister_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1176 out_sk:
1177         sock_unregister(PF_XDP);
1178 out_proto:
1179         proto_unregister(&xsk_proto);
1180 out:
1181         return err;
1182 }
1183
1184 fs_initcall(xsk_init);