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