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