a47c1cdf90fc26ea72532bd9601c1d243aed7fb6
[linux-2.6-block.git] / net / ipv4 / tcp_bpf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /* Copyright (c) 2017 - 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io */
3
4 #include <linux/skmsg.h>
5 #include <linux/filter.h>
6 #include <linux/bpf.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/wait.h>
9
10 #include <net/inet_common.h>
11
12 static bool tcp_bpf_stream_read(const struct sock *sk)
13 {
14         struct sk_psock *psock;
15         bool empty = true;
16
17         rcu_read_lock();
18         psock = sk_psock(sk);
19         if (likely(psock))
20                 empty = list_empty(&psock->ingress_msg);
21         rcu_read_unlock();
22         return !empty;
23 }
24
25 static int tcp_bpf_wait_data(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
26                              int flags, long timeo, int *err)
27 {
28         DEFINE_WAIT_FUNC(wait, woken_wake_function);
29         int ret;
30
31         add_wait_queue(sk_sleep(sk), &wait);
32         sk_set_bit(SOCKWQ_ASYNC_WAITDATA, sk);
33         ret = sk_wait_event(sk, &timeo,
34                             !list_empty(&psock->ingress_msg) ||
35                             !skb_queue_empty(&sk->sk_receive_queue), &wait);
36         sk_clear_bit(SOCKWQ_ASYNC_WAITDATA, sk);
37         remove_wait_queue(sk_sleep(sk), &wait);
38         return ret;
39 }
40
41 int __tcp_bpf_recvmsg(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
42                       struct msghdr *msg, int len, int flags)
43 {
44         struct iov_iter *iter = &msg->msg_iter;
45         int peek = flags & MSG_PEEK;
46         int i, ret, copied = 0;
47         struct sk_msg *msg_rx;
48
49         msg_rx = list_first_entry_or_null(&psock->ingress_msg,
50                                           struct sk_msg, list);
51
52         while (copied != len) {
53                 struct scatterlist *sge;
54
55                 if (unlikely(!msg_rx))
56                         break;
57
58                 i = msg_rx->sg.start;
59                 do {
60                         struct page *page;
61                         int copy;
62
63                         sge = sk_msg_elem(msg_rx, i);
64                         copy = sge->length;
65                         page = sg_page(sge);
66                         if (copied + copy > len)
67                                 copy = len - copied;
68                         ret = copy_page_to_iter(page, sge->offset, copy, iter);
69                         if (ret != copy) {
70                                 msg_rx->sg.start = i;
71                                 return -EFAULT;
72                         }
73
74                         copied += copy;
75                         if (likely(!peek)) {
76                                 sge->offset += copy;
77                                 sge->length -= copy;
78                                 sk_mem_uncharge(sk, copy);
79                                 msg_rx->sg.size -= copy;
80
81                                 if (!sge->length) {
82                                         sk_msg_iter_var_next(i);
83                                         if (!msg_rx->skb)
84                                                 put_page(page);
85                                 }
86                         } else {
87                                 sk_msg_iter_var_next(i);
88                         }
89
90                         if (copied == len)
91                                 break;
92                 } while (i != msg_rx->sg.end);
93
94                 if (unlikely(peek)) {
95                         msg_rx = list_next_entry(msg_rx, list);
96                         continue;
97                 }
98
99                 msg_rx->sg.start = i;
100                 if (!sge->length && msg_rx->sg.start == msg_rx->sg.end) {
101                         list_del(&msg_rx->list);
102                         if (msg_rx->skb)
103                                 consume_skb(msg_rx->skb);
104                         kfree(msg_rx);
105                 }
106                 msg_rx = list_first_entry_or_null(&psock->ingress_msg,
107                                                   struct sk_msg, list);
108         }
109
110         return copied;
111 }
112 EXPORT_SYMBOL_GPL(__tcp_bpf_recvmsg);
113
114 int tcp_bpf_recvmsg(struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t len,
115                     int nonblock, int flags, int *addr_len)
116 {
117         struct sk_psock *psock;
118         int copied, ret;
119
120         if (unlikely(flags & MSG_ERRQUEUE))
121                 return inet_recv_error(sk, msg, len, addr_len);
122         if (!skb_queue_empty(&sk->sk_receive_queue))
123                 return tcp_recvmsg(sk, msg, len, nonblock, flags, addr_len);
124
125         psock = sk_psock_get(sk);
126         if (unlikely(!psock))
127                 return tcp_recvmsg(sk, msg, len, nonblock, flags, addr_len);
128         lock_sock(sk);
129 msg_bytes_ready:
130         copied = __tcp_bpf_recvmsg(sk, psock, msg, len, flags);
131         if (!copied) {
132                 int data, err = 0;
133                 long timeo;
134
135                 timeo = sock_rcvtimeo(sk, nonblock);
136                 data = tcp_bpf_wait_data(sk, psock, flags, timeo, &err);
137                 if (data) {
138                         if (skb_queue_empty(&sk->sk_receive_queue))
139                                 goto msg_bytes_ready;
140                         release_sock(sk);
141                         sk_psock_put(sk, psock);
142                         return tcp_recvmsg(sk, msg, len, nonblock, flags, addr_len);
143                 }
144                 if (err) {
145                         ret = err;
146                         goto out;
147                 }
148                 copied = -EAGAIN;
149         }
150         ret = copied;
151 out:
152         release_sock(sk);
153         sk_psock_put(sk, psock);
154         return ret;
155 }
156
157 static int bpf_tcp_ingress(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
158                            struct sk_msg *msg, u32 apply_bytes, int flags)
159 {
160         bool apply = apply_bytes;
161         struct scatterlist *sge;
162         u32 size, copied = 0;
163         struct sk_msg *tmp;
164         int i, ret = 0;
165
166         tmp = kzalloc(sizeof(*tmp), __GFP_NOWARN | GFP_KERNEL);
167         if (unlikely(!tmp))
168                 return -ENOMEM;
169
170         lock_sock(sk);
171         tmp->sg.start = msg->sg.start;
172         i = msg->sg.start;
173         do {
174                 sge = sk_msg_elem(msg, i);
175                 size = (apply && apply_bytes < sge->length) ?
176                         apply_bytes : sge->length;
177                 if (!sk_wmem_schedule(sk, size)) {
178                         if (!copied)
179                                 ret = -ENOMEM;
180                         break;
181                 }
182
183                 sk_mem_charge(sk, size);
184                 sk_msg_xfer(tmp, msg, i, size);
185                 copied += size;
186                 if (sge->length)
187                         get_page(sk_msg_page(tmp, i));
188                 sk_msg_iter_var_next(i);
189                 tmp->sg.end = i;
190                 if (apply) {
191                         apply_bytes -= size;
192                         if (!apply_bytes)
193                                 break;
194                 }
195         } while (i != msg->sg.end);
196
197         if (!ret) {
198                 msg->sg.start = i;
199                 msg->sg.size -= apply_bytes;
200                 sk_psock_queue_msg(psock, tmp);
201                 sk->sk_data_ready(sk);
202         } else {
203                 sk_msg_free(sk, tmp);
204                 kfree(tmp);
205         }
206
207         release_sock(sk);
208         return ret;
209 }
210
211 static int tcp_bpf_push(struct sock *sk, struct sk_msg *msg, u32 apply_bytes,
212                         int flags, bool uncharge)
213 {
214         bool apply = apply_bytes;
215         struct scatterlist *sge;
216         struct page *page;
217         int size, ret = 0;
218         u32 off;
219
220         while (1) {
221                 sge = sk_msg_elem(msg, msg->sg.start);
222                 size = (apply && apply_bytes < sge->length) ?
223                         apply_bytes : sge->length;
224                 off  = sge->offset;
225                 page = sg_page(sge);
226
227                 tcp_rate_check_app_limited(sk);
228 retry:
229                 ret = do_tcp_sendpages(sk, page, off, size, flags);
230                 if (ret <= 0)
231                         return ret;
232                 if (apply)
233                         apply_bytes -= ret;
234                 msg->sg.size -= ret;
235                 sge->offset += ret;
236                 sge->length -= ret;
237                 if (uncharge)
238                         sk_mem_uncharge(sk, ret);
239                 if (ret != size) {
240                         size -= ret;
241                         off  += ret;
242                         goto retry;
243                 }
244                 if (!sge->length) {
245                         put_page(page);
246                         sk_msg_iter_next(msg, start);
247                         sg_init_table(sge, 1);
248                         if (msg->sg.start == msg->sg.end)
249                                 break;
250                 }
251                 if (apply && !apply_bytes)
252                         break;
253         }
254
255         return 0;
256 }
257
258 static int tcp_bpf_push_locked(struct sock *sk, struct sk_msg *msg,
259                                u32 apply_bytes, int flags, bool uncharge)
260 {
261         int ret;
262
263         lock_sock(sk);
264         ret = tcp_bpf_push(sk, msg, apply_bytes, flags, uncharge);
265         release_sock(sk);
266         return ret;
267 }
268
269 int tcp_bpf_sendmsg_redir(struct sock *sk, struct sk_msg *msg,
270                           u32 bytes, int flags)
271 {
272         bool ingress = sk_msg_to_ingress(msg);
273         struct sk_psock *psock = sk_psock_get(sk);
274         int ret;
275
276         if (unlikely(!psock)) {
277                 sk_msg_free(sk, msg);
278                 return 0;
279         }
280         ret = ingress ? bpf_tcp_ingress(sk, psock, msg, bytes, flags) :
281                         tcp_bpf_push_locked(sk, msg, bytes, flags, false);
282         sk_psock_put(sk, psock);
283         return ret;
284 }
285 EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_bpf_sendmsg_redir);
286
287 static int tcp_bpf_send_verdict(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
288                                 struct sk_msg *msg, int *copied, int flags)
289 {
290         bool cork = false, enospc = msg->sg.start == msg->sg.end;
291         struct sock *sk_redir;
292         u32 tosend, delta = 0;
293         int ret;
294
295 more_data:
296         if (psock->eval == __SK_NONE) {
297                 /* Track delta in msg size to add/subtract it on SK_DROP from
298                  * returned to user copied size. This ensures user doesn't
299                  * get a positive return code with msg_cut_data and SK_DROP
300                  * verdict.
301                  */
302                 delta = msg->sg.size;
303                 psock->eval = sk_psock_msg_verdict(sk, psock, msg);
304                 if (msg->sg.size < delta)
305                         delta -= msg->sg.size;
306                 else
307                         delta = 0;
308         }
309
310         if (msg->cork_bytes &&
311             msg->cork_bytes > msg->sg.size && !enospc) {
312                 psock->cork_bytes = msg->cork_bytes - msg->sg.size;
313                 if (!psock->cork) {
314                         psock->cork = kzalloc(sizeof(*psock->cork),
315                                               GFP_ATOMIC | __GFP_NOWARN);
316                         if (!psock->cork)
317                                 return -ENOMEM;
318                 }
319                 memcpy(psock->cork, msg, sizeof(*msg));
320                 return 0;
321         }
322
323         tosend = msg->sg.size;
324         if (psock->apply_bytes && psock->apply_bytes < tosend)
325                 tosend = psock->apply_bytes;
326
327         switch (psock->eval) {
328         case __SK_PASS:
329                 ret = tcp_bpf_push(sk, msg, tosend, flags, true);
330                 if (unlikely(ret)) {
331                         *copied -= sk_msg_free(sk, msg);
332                         break;
333                 }
334                 sk_msg_apply_bytes(psock, tosend);
335                 break;
336         case __SK_REDIRECT:
337                 sk_redir = psock->sk_redir;
338                 sk_msg_apply_bytes(psock, tosend);
339                 if (psock->cork) {
340                         cork = true;
341                         psock->cork = NULL;
342                 }
343                 sk_msg_return(sk, msg, tosend);
344                 release_sock(sk);
345                 ret = tcp_bpf_sendmsg_redir(sk_redir, msg, tosend, flags);
346                 lock_sock(sk);
347                 if (unlikely(ret < 0)) {
348                         int free = sk_msg_free_nocharge(sk, msg);
349
350                         if (!cork)
351                                 *copied -= free;
352                 }
353                 if (cork) {
354                         sk_msg_free(sk, msg);
355                         kfree(msg);
356                         msg = NULL;
357                         ret = 0;
358                 }
359                 break;
360         case __SK_DROP:
361         default:
362                 sk_msg_free_partial(sk, msg, tosend);
363                 sk_msg_apply_bytes(psock, tosend);
364                 *copied -= (tosend + delta);
365                 return -EACCES;
366         }
367
368         if (likely(!ret)) {
369                 if (!psock->apply_bytes) {
370                         psock->eval =  __SK_NONE;
371                         if (psock->sk_redir) {
372                                 sock_put(psock->sk_redir);
373                                 psock->sk_redir = NULL;
374                         }
375                 }
376                 if (msg &&
377                     msg->sg.data[msg->sg.start].page_link &&
378                     msg->sg.data[msg->sg.start].length)
379                         goto more_data;
380         }
381         return ret;
382 }
383
384 static int tcp_bpf_sendmsg(struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t size)
385 {
386         struct sk_msg tmp, *msg_tx = NULL;
387         int flags = msg->msg_flags | MSG_NO_SHARED_FRAGS;
388         int copied = 0, err = 0;
389         struct sk_psock *psock;
390         long timeo;
391
392         psock = sk_psock_get(sk);
393         if (unlikely(!psock))
394                 return tcp_sendmsg(sk, msg, size);
395
396         lock_sock(sk);
397         timeo = sock_sndtimeo(sk, msg->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
398         while (msg_data_left(msg)) {
399                 bool enospc = false;
400                 u32 copy, osize;
401
402                 if (sk->sk_err) {
403                         err = -sk->sk_err;
404                         goto out_err;
405                 }
406
407                 copy = msg_data_left(msg);
408                 if (!sk_stream_memory_free(sk))
409                         goto wait_for_sndbuf;
410                 if (psock->cork) {
411                         msg_tx = psock->cork;
412                 } else {
413                         msg_tx = &tmp;
414                         sk_msg_init(msg_tx);
415                 }
416
417                 osize = msg_tx->sg.size;
418                 err = sk_msg_alloc(sk, msg_tx, msg_tx->sg.size + copy, msg_tx->sg.end - 1);
419                 if (err) {
420                         if (err != -ENOSPC)
421                                 goto wait_for_memory;
422                         enospc = true;
423                         copy = msg_tx->sg.size - osize;
424                 }
425
426                 err = sk_msg_memcopy_from_iter(sk, &msg->msg_iter, msg_tx,
427                                                copy);
428                 if (err < 0) {
429                         sk_msg_trim(sk, msg_tx, osize);
430                         goto out_err;
431                 }
432
433                 copied += copy;
434                 if (psock->cork_bytes) {
435                         if (size > psock->cork_bytes)
436                                 psock->cork_bytes = 0;
437                         else
438                                 psock->cork_bytes -= size;
439                         if (psock->cork_bytes && !enospc)
440                                 goto out_err;
441                         /* All cork bytes are accounted, rerun the prog. */
442                         psock->eval = __SK_NONE;
443                         psock->cork_bytes = 0;
444                 }
445
446                 err = tcp_bpf_send_verdict(sk, psock, msg_tx, &copied, flags);
447                 if (unlikely(err < 0))
448                         goto out_err;
449                 continue;
450 wait_for_sndbuf:
451                 set_bit(SOCK_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags);
452 wait_for_memory:
453                 err = sk_stream_wait_memory(sk, &timeo);
454                 if (err) {
455                         if (msg_tx && msg_tx != psock->cork)
456                                 sk_msg_free(sk, msg_tx);
457                         goto out_err;
458                 }
459         }
460 out_err:
461         if (err < 0)
462                 err = sk_stream_error(sk, msg->msg_flags, err);
463         release_sock(sk);
464         sk_psock_put(sk, psock);
465         return copied ? copied : err;
466 }
467
468 static int tcp_bpf_sendpage(struct sock *sk, struct page *page, int offset,
469                             size_t size, int flags)
470 {
471         struct sk_msg tmp, *msg = NULL;
472         int err = 0, copied = 0;
473         struct sk_psock *psock;
474         bool enospc = false;
475
476         psock = sk_psock_get(sk);
477         if (unlikely(!psock))
478                 return tcp_sendpage(sk, page, offset, size, flags);
479
480         lock_sock(sk);
481         if (psock->cork) {
482                 msg = psock->cork;
483         } else {
484                 msg = &tmp;
485                 sk_msg_init(msg);
486         }
487
488         /* Catch case where ring is full and sendpage is stalled. */
489         if (unlikely(sk_msg_full(msg)))
490                 goto out_err;
491
492         sk_msg_page_add(msg, page, size, offset);
493         sk_mem_charge(sk, size);
494         copied = size;
495         if (sk_msg_full(msg))
496                 enospc = true;
497         if (psock->cork_bytes) {
498                 if (size > psock->cork_bytes)
499                         psock->cork_bytes = 0;
500                 else
501                         psock->cork_bytes -= size;
502                 if (psock->cork_bytes && !enospc)
503                         goto out_err;
504                 /* All cork bytes are accounted, rerun the prog. */
505                 psock->eval = __SK_NONE;
506                 psock->cork_bytes = 0;
507         }
508
509         err = tcp_bpf_send_verdict(sk, psock, msg, &copied, flags);
510 out_err:
511         release_sock(sk);
512         sk_psock_put(sk, psock);
513         return copied ? copied : err;
514 }
515
516 static void tcp_bpf_remove(struct sock *sk, struct sk_psock *psock)
517 {
518         struct sk_psock_link *link;
519
520         sk_psock_cork_free(psock);
521         __sk_psock_purge_ingress_msg(psock);
522         while ((link = sk_psock_link_pop(psock))) {
523                 sk_psock_unlink(sk, link);
524                 sk_psock_free_link(link);
525         }
526 }
527
528 static void tcp_bpf_unhash(struct sock *sk)
529 {
530         void (*saved_unhash)(struct sock *sk);
531         struct sk_psock *psock;
532
533         rcu_read_lock();
534         psock = sk_psock(sk);
535         if (unlikely(!psock)) {
536                 rcu_read_unlock();
537                 if (sk->sk_prot->unhash)
538                         sk->sk_prot->unhash(sk);
539                 return;
540         }
541
542         saved_unhash = psock->saved_unhash;
543         tcp_bpf_remove(sk, psock);
544         rcu_read_unlock();
545         saved_unhash(sk);
546 }
547
548 static void tcp_bpf_close(struct sock *sk, long timeout)
549 {
550         void (*saved_close)(struct sock *sk, long timeout);
551         struct sk_psock *psock;
552
553         lock_sock(sk);
554         rcu_read_lock();
555         psock = sk_psock(sk);
556         if (unlikely(!psock)) {
557                 rcu_read_unlock();
558                 release_sock(sk);
559                 return sk->sk_prot->close(sk, timeout);
560         }
561
562         saved_close = psock->saved_close;
563         tcp_bpf_remove(sk, psock);
564         rcu_read_unlock();
565         release_sock(sk);
566         saved_close(sk, timeout);
567 }
568
569 enum {
570         TCP_BPF_IPV4,
571         TCP_BPF_IPV6,
572         TCP_BPF_NUM_PROTS,
573 };
574
575 enum {
576         TCP_BPF_BASE,
577         TCP_BPF_TX,
578         TCP_BPF_NUM_CFGS,
579 };
580
581 static struct proto *tcpv6_prot_saved __read_mostly;
582 static DEFINE_SPINLOCK(tcpv6_prot_lock);
583 static struct proto tcp_bpf_prots[TCP_BPF_NUM_PROTS][TCP_BPF_NUM_CFGS];
584
585 static void tcp_bpf_rebuild_protos(struct proto prot[TCP_BPF_NUM_CFGS],
586                                    struct proto *base)
587 {
588         prot[TCP_BPF_BASE]                      = *base;
589         prot[TCP_BPF_BASE].unhash               = tcp_bpf_unhash;
590         prot[TCP_BPF_BASE].close                = tcp_bpf_close;
591         prot[TCP_BPF_BASE].recvmsg              = tcp_bpf_recvmsg;
592         prot[TCP_BPF_BASE].stream_memory_read   = tcp_bpf_stream_read;
593
594         prot[TCP_BPF_TX]                        = prot[TCP_BPF_BASE];
595         prot[TCP_BPF_TX].sendmsg                = tcp_bpf_sendmsg;
596         prot[TCP_BPF_TX].sendpage               = tcp_bpf_sendpage;
597 }
598
599 static void tcp_bpf_check_v6_needs_rebuild(struct sock *sk, struct proto *ops)
600 {
601         if (sk->sk_family == AF_INET6 &&
602             unlikely(ops != smp_load_acquire(&tcpv6_prot_saved))) {
603                 spin_lock_bh(&tcpv6_prot_lock);
604                 if (likely(ops != tcpv6_prot_saved)) {
605                         tcp_bpf_rebuild_protos(tcp_bpf_prots[TCP_BPF_IPV6], ops);
606                         smp_store_release(&tcpv6_prot_saved, ops);
607                 }
608                 spin_unlock_bh(&tcpv6_prot_lock);
609         }
610 }
611
612 static int __init tcp_bpf_v4_build_proto(void)
613 {
614         tcp_bpf_rebuild_protos(tcp_bpf_prots[TCP_BPF_IPV4], &tcp_prot);
615         return 0;
616 }
617 core_initcall(tcp_bpf_v4_build_proto);
618
619 static void tcp_bpf_update_sk_prot(struct sock *sk, struct sk_psock *psock)
620 {
621         int family = sk->sk_family == AF_INET6 ? TCP_BPF_IPV6 : TCP_BPF_IPV4;
622         int config = psock->progs.msg_parser   ? TCP_BPF_TX   : TCP_BPF_BASE;
623
624         sk_psock_update_proto(sk, psock, &tcp_bpf_prots[family][config]);
625 }
626
627 static void tcp_bpf_reinit_sk_prot(struct sock *sk, struct sk_psock *psock)
628 {
629         int family = sk->sk_family == AF_INET6 ? TCP_BPF_IPV6 : TCP_BPF_IPV4;
630         int config = psock->progs.msg_parser   ? TCP_BPF_TX   : TCP_BPF_BASE;
631
632         /* Reinit occurs when program types change e.g. TCP_BPF_TX is removed
633          * or added requiring sk_prot hook updates. We keep original saved
634          * hooks in this case.
635          */
636         sk->sk_prot = &tcp_bpf_prots[family][config];
637 }
638
639 static int tcp_bpf_assert_proto_ops(struct proto *ops)
640 {
641         /* In order to avoid retpoline, we make assumptions when we call
642          * into ops if e.g. a psock is not present. Make sure they are
643          * indeed valid assumptions.
644          */
645         return ops->recvmsg  == tcp_recvmsg &&
646                ops->sendmsg  == tcp_sendmsg &&
647                ops->sendpage == tcp_sendpage ? 0 : -ENOTSUPP;
648 }
649
650 void tcp_bpf_reinit(struct sock *sk)
651 {
652         struct sk_psock *psock;
653
654         sock_owned_by_me(sk);
655
656         rcu_read_lock();
657         psock = sk_psock(sk);
658         tcp_bpf_reinit_sk_prot(sk, psock);
659         rcu_read_unlock();
660 }
661
662 int tcp_bpf_init(struct sock *sk)
663 {
664         struct proto *ops = READ_ONCE(sk->sk_prot);
665         struct sk_psock *psock;
666
667         sock_owned_by_me(sk);
668
669         rcu_read_lock();
670         psock = sk_psock(sk);
671         if (unlikely(!psock || psock->sk_proto ||
672                      tcp_bpf_assert_proto_ops(ops))) {
673                 rcu_read_unlock();
674                 return -EINVAL;
675         }
676         tcp_bpf_check_v6_needs_rebuild(sk, ops);
677         tcp_bpf_update_sk_prot(sk, psock);
678         rcu_read_unlock();
679         return 0;
680 }