net/sched/ematch.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * net/sched/ematch.c           Extended Match API
   4  *
   5  * Authors:     Thomas Graf <tgraf@suug.ch>
   6  *
   7  * ==========================================================================
   8  *
   9  * An extended match (ematch) is a small classification tool not worth
  10  * writing a full classifier for. Ematches can be interconnected to form
  11  * a logic expression and get attached to classifiers to extend their
  12  * functionatlity.
  13  *
  14  * The userspace part transforms the logic expressions into an array
  15  * consisting of multiple sequences of interconnected ematches separated
  16  * by markers. Precedence is implemented by a special ematch kind
  17  * referencing a sequence beyond the marker of the current sequence
  18  * causing the current position in the sequence to be pushed onto a stack
  19  * to allow the current position to be overwritten by the position referenced
  20  * in the special ematch. Matching continues in the new sequence until a
  21  * marker is reached causing the position to be restored from the stack.
  22  *
  23  * Example:
  24  *          A AND (B1 OR B2) AND C AND D
  25  *
  26  *              ------->-PUSH-------
  27  *    -->--    /         -->--      \   -->--
  28  *   /     \  /         /     \      \ /     \
  29  * +-------+-------+-------+-------+-------+--------+
  30  * | A AND | B AND | C AND | D END | B1 OR | B2 END |
  31  * +-------+-------+-------+-------+-------+--------+
  32  *                    \                      /
  33  *                     --------<-POP---------
  34  *
  35  * where B is a virtual ematch referencing to sequence starting with B1.
  36  *
  37  * ==========================================================================
  38  *
  39  * How to write an ematch in 60 seconds
  40  * ------------------------------------
  41  *
  42  *   1) Provide a matcher function:
  43  *      static int my_match(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch *m,
  44  *                          struct tcf_pkt_info *info)
  45  *      {
  46  *              struct mydata *d = (struct mydata *) m->data;
  47  *
  48  *              if (...matching goes here...)
  49  *                      return 1;
  50  *              else
  51  *                      return 0;
  52  *      }
  53  *
  54  *   2) Fill out a struct tcf_ematch_ops:
  55  *      static struct tcf_ematch_ops my_ops = {
  56  *              .kind = unique id,
  57  *              .datalen = sizeof(struct mydata),
  58  *              .match = my_match,
  59  *              .owner = THIS_MODULE,
  60  *      };
  61  *
  62  *   3) Register/Unregister your ematch:
  63  *      static int __init init_my_ematch(void)
  64  *      {
  65  *              return tcf_em_register(&my_ops);
  66  *      }
  67  *
  68  *      static void __exit exit_my_ematch(void)
  69  *      {
  70  *              tcf_em_unregister(&my_ops);
  71  *      }
  72  *
  73  *      module_init(init_my_ematch);
  74  *      module_exit(exit_my_ematch);
  75  *
  76  *   4) By now you should have two more seconds left, barely enough to
  77  *      open up a beer to watch the compilation going.
  78  */
  79
  80 #include <linux/module.h>
  81 #include <linux/slab.h>
  82 #include <linux/types.h>
  83 #include <linux/kernel.h>
  84 #include <linux/errno.h>
  85 #include <linux/rtnetlink.h>
  86 #include <linux/skbuff.h>
  87 #include <net/pkt_cls.h>
  88
  89 static LIST_HEAD(ematch_ops);
  90 static DEFINE_RWLOCK(ematch_mod_lock);
  91
  92 static struct tcf_ematch_ops *tcf_em_lookup(u16 kind)
  93 {
  94         struct tcf_ematch_ops *e = NULL;
  95
  96         read_lock(&ematch_mod_lock);
  97         list_for_each_entry(e, &ematch_ops, link) {
  98                 if (kind == e->kind) {
  99                         if (!try_module_get(e->owner))
 100                                 e = NULL;
 101                         read_unlock(&ematch_mod_lock);
 102                         return e;
 103                 }
 104         }
 105         read_unlock(&ematch_mod_lock);
 106
 107         return NULL;
 108 }
 109
 110 /**
 111  * tcf_em_register - register an extended match
 112  *
 113  * @ops: ematch operations lookup table
 114  *
 115  * This function must be called by ematches to announce their presence.
 116  * The given @ops must have kind set to a unique identifier and the
 117  * callback match() must be implemented. All other callbacks are optional
 118  * and a fallback implementation is used instead.
 119  *
 120  * Returns -EEXISTS if an ematch of the same kind has already registered.
 121  */
 122 int tcf_em_register(struct tcf_ematch_ops *ops)
 123 {
 124         int err = -EEXIST;
 125         struct tcf_ematch_ops *e;
 126
 127         if (ops->match == NULL)
 128                 return -EINVAL;
 129
 130         write_lock(&ematch_mod_lock);
 131         list_for_each_entry(e, &ematch_ops, link)
 132                 if (ops->kind == e->kind)
 133                         goto errout;
 134
 135         list_add_tail(&ops->link, &ematch_ops);
 136         err = 0;
 137 errout:
 138         write_unlock(&ematch_mod_lock);
 139         return err;
 140 }
 141 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_register);
 142
 143 /**
 144  * tcf_em_unregister - unregster and extended match
 145  *
 146  * @ops: ematch operations lookup table
 147  *
 148  * This function must be called by ematches to announce their disappearance
 149  * for examples when the module gets unloaded. The @ops parameter must be
 150  * the same as the one used for registration.
 151  *
 152  * Returns -ENOENT if no matching ematch was found.
 153  */
 154 void tcf_em_unregister(struct tcf_ematch_ops *ops)
 155 {
 156         write_lock(&ematch_mod_lock);
 157         list_del(&ops->link);
 158         write_unlock(&ematch_mod_lock);
 159 }
 160 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_unregister);
 161
 162 static inline struct tcf_ematch *tcf_em_get_match(struct tcf_ematch_tree *tree,
 163                                                   int index)
 164 {
 165         return &tree->matches[index];
 166 }
 167
 168
 169 static int tcf_em_validate(struct tcf_proto *tp,
 170                            struct tcf_ematch_tree_hdr *tree_hdr,
 171                            struct tcf_ematch *em, struct nlattr *nla, int idx)
 172 {
 173         int err = -EINVAL;
 174         struct tcf_ematch_hdr *em_hdr = nla_data(nla);
 175         int data_len = nla_len(nla) - sizeof(*em_hdr);
 176         void *data = (void *) em_hdr + sizeof(*em_hdr);
 177         struct net *net = tp->chain->block->net;
 178
 179         if (!TCF_EM_REL_VALID(em_hdr->flags))
 180                 goto errout;
 181
 182         if (em_hdr->kind == TCF_EM_CONTAINER) {
 183                 /* Special ematch called "container", carries an index
 184                  * referencing an external ematch sequence.
 185                  */
 186                 u32 ref;
 187
 188                 if (data_len < sizeof(ref))
 189                         goto errout;
 190                 ref = *(u32 *) data;
 191
 192                 if (ref >= tree_hdr->nmatches)
 193                         goto errout;
 194
 195                 /* We do not allow backward jumps to avoid loops and jumps
 196                  * to our own position are of course illegal.
 197                  */
 198                 if (ref <= idx)
 199                         goto errout;
 200
 201
 202                 em->data = ref;
 203         } else {
 204                 /* Note: This lookup will increase the module refcnt
 205                  * of the ematch module referenced. In case of a failure,
 206                  * a destroy function is called by the underlying layer
 207                  * which automatically releases the reference again, therefore
 208                  * the module MUST not be given back under any circumstances
 209                  * here. Be aware, the destroy function assumes that the
 210                  * module is held if the ops field is non zero.
 211                  */
 212                 em->ops = tcf_em_lookup(em_hdr->kind);
 213
 214                 if (em->ops == NULL) {
 215                         err = -ENOENT;
 216 #ifdef CONFIG_MODULES
 217                         __rtnl_unlock();
 218                         request_module("ematch-kind-%u", em_hdr->kind);
 219                         rtnl_lock();
 220                         em->ops = tcf_em_lookup(em_hdr->kind);
 221                         if (em->ops) {
 222                                 /* We dropped the RTNL mutex in order to
 223                                  * perform the module load. Tell the caller
 224                                  * to replay the request.
 225                                  */
 226                                 module_put(em->ops->owner);
 227                                 em->ops = NULL;
 228                                 err = -EAGAIN;
 229                         }
 230 #endif
 231                         goto errout;
 232                 }
 233
 234                 /* ematch module provides expected length of data, so we
 235                  * can do a basic sanity check.
 236                  */
 237                 if (em->ops->datalen && data_len < em->ops->datalen)
 238                         goto errout;
 239
 240                 if (em->ops->change) {
 241                         err = em->ops->change(net, data, data_len, em);
 242                         if (err < 0)
 243                                 goto errout;
 244                 } else if (data_len > 0) {
 245                         /* ematch module doesn't provide an own change
 246                          * procedure and expects us to allocate and copy
 247                          * the ematch data.
 248                          *
 249                          * TCF_EM_SIMPLE may be specified stating that the
 250                          * data only consists of a u32 integer and the module
 251                          * does not expected a memory reference but rather
 252                          * the value carried.
 253                          */
 254                         if (em_hdr->flags & TCF_EM_SIMPLE) {
 255                                 if (data_len < sizeof(u32))
 256                                         goto errout;
 257                                 em->data = *(u32 *) data;
 258                         } else {
 259                                 void *v = kmemdup(data, data_len, GFP_KERNEL);
 260                                 if (v == NULL) {
 261                                         err = -ENOBUFS;
 262                                         goto errout;
 263                                 }
 264                                 em->data = (unsigned long) v;
 265                         }
 266                 }
 267         }
 268
 269         em->matchid = em_hdr->matchid;
 270         em->flags = em_hdr->flags;
 271         em->datalen = data_len;
 272         em->net = net;
 273
 274         err = 0;
 275 errout:
 276         return err;
 277 }
 278
 279 static const struct nla_policy em_policy[TCA_EMATCH_TREE_MAX + 1] = {
 280         [TCA_EMATCH_TREE_HDR]   = { .len = sizeof(struct tcf_ematch_tree_hdr) },
 281         [TCA_EMATCH_TREE_LIST]  = { .type = NLA_NESTED },
 282 };
 283
 284 /**
 285  * tcf_em_tree_validate - validate ematch config TLV and build ematch tree
 286  *
 287  * @tp: classifier kind handle
 288  * @nla: ematch tree configuration TLV
 289  * @tree: destination ematch tree variable to store the resulting
 290  *        ematch tree.
 291  *
 292  * This function validates the given configuration TLV @nla and builds an
 293  * ematch tree in @tree. The resulting tree must later be copied into
 294  * the private classifier data using tcf_em_tree_change(). You MUST NOT
 295  * provide the ematch tree variable of the private classifier data directly,
 296  * the changes would not be locked properly.
 297  *
 298  * Returns a negative error code if the configuration TLV contains errors.
 299  */
 300 int tcf_em_tree_validate(struct tcf_proto *tp, struct nlattr *nla,
 301                          struct tcf_ematch_tree *tree)
 302 {
 303         int idx, list_len, matches_len, err;
 304         struct nlattr *tb[TCA_EMATCH_TREE_MAX + 1];
 305         struct nlattr *rt_match, *rt_hdr, *rt_list;
 306         struct tcf_ematch_tree_hdr *tree_hdr;
 307         struct tcf_ematch *em;
 308
 309         memset(tree, 0, sizeof(*tree));
 310         if (!nla)
 311                 return 0;
 312
 313         err = nla_parse_nested_deprecated(tb, TCA_EMATCH_TREE_MAX, nla,
 314                                           em_policy, NULL);
 315         if (err < 0)
 316                 goto errout;
 317
 318         err = -EINVAL;
 319         rt_hdr = tb[TCA_EMATCH_TREE_HDR];
 320         rt_list = tb[TCA_EMATCH_TREE_LIST];
 321
 322         if (rt_hdr == NULL || rt_list == NULL)
 323                 goto errout;
 324
 325         tree_hdr = nla_data(rt_hdr);
 326         memcpy(&tree->hdr, tree_hdr, sizeof(*tree_hdr));
 327
 328         rt_match = nla_data(rt_list);
 329         list_len = nla_len(rt_list);
 330         matches_len = tree_hdr->nmatches * sizeof(*em);
 331
 332         tree->matches = kzalloc(matches_len, GFP_KERNEL);
 333         if (tree->matches == NULL)
 334                 goto errout;
 335
 336         /* We do not use nla_parse_nested here because the maximum
 337          * number of attributes is unknown. This saves us the allocation
 338          * for a tb buffer which would serve no purpose at all.
 339          *
 340          * The array of rt attributes is parsed in the order as they are
 341          * provided, their type must be incremental from 1 to n. Even
 342          * if it does not serve any real purpose, a failure of sticking
 343          * to this policy will result in parsing failure.
 344          */
 345         for (idx = 0; nla_ok(rt_match, list_len); idx++) {
 346                 err = -EINVAL;
 347
 348                 if (rt_match->nla_type != (idx + 1))
 349                         goto errout_abort;
 350
 351                 if (idx >= tree_hdr->nmatches)
 352                         goto errout_abort;
 353
 354                 if (nla_len(rt_match) < sizeof(struct tcf_ematch_hdr))
 355                         goto errout_abort;
 356
 357                 em = tcf_em_get_match(tree, idx);
 358
 359                 err = tcf_em_validate(tp, tree_hdr, em, rt_match, idx);
 360                 if (err < 0)
 361                         goto errout_abort;
 362
 363                 rt_match = nla_next(rt_match, &list_len);
 364         }
 365
 366         /* Check if the number of matches provided by userspace actually
 367          * complies with the array of matches. The number was used for
 368          * the validation of references and a mismatch could lead to
 369          * undefined references during the matching process.
 370          */
 371         if (idx != tree_hdr->nmatches) {
 372                 err = -EINVAL;
 373                 goto errout_abort;
 374         }
 375
 376         err = 0;
 377 errout:
 378         return err;
 379
 380 errout_abort:
 381         tcf_em_tree_destroy(tree);
 382         return err;
 383 }
 384 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_tree_validate);
 385
 386 /**
 387  * tcf_em_tree_destroy - destroy an ematch tree
 388  *
 389  * @tp: classifier kind handle
 390  * @tree: ematch tree to be deleted
 391  *
 392  * This functions destroys an ematch tree previously created by
 393  * tcf_em_tree_validate()/tcf_em_tree_change(). You must ensure that
 394  * the ematch tree is not in use before calling this function.
 395  */
 396 void tcf_em_tree_destroy(struct tcf_ematch_tree *tree)
 397 {
 398         int i;
 399
 400         if (tree->matches == NULL)
 401                 return;
 402
 403         for (i = 0; i < tree->hdr.nmatches; i++) {
 404                 struct tcf_ematch *em = tcf_em_get_match(tree, i);
 405
 406                 if (em->ops) {
 407                         if (em->ops->destroy)
 408                                 em->ops->destroy(em);
 409                         else if (!tcf_em_is_simple(em))
 410                                 kfree((void *) em->data);
 411                         module_put(em->ops->owner);
 412                 }
 413         }
 414
 415         tree->hdr.nmatches = 0;
 416         kfree(tree->matches);
 417         tree->matches = NULL;
 418 }
 419 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_tree_destroy);
 420
 421 /**
 422  * tcf_em_tree_dump - dump ematch tree into a rtnl message
 423  *
 424  * @skb: skb holding the rtnl message
 425  * @t: ematch tree to be dumped
 426  * @tlv: TLV type to be used to encapsulate the tree
 427  *
 428  * This function dumps a ematch tree into a rtnl message. It is valid to
 429  * call this function while the ematch tree is in use.
 430  *
 431  * Returns -1 if the skb tailroom is insufficient.
 432  */
 433 int tcf_em_tree_dump(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch_tree *tree, int tlv)
 434 {
 435         int i;
 436         u8 *tail;
 437         struct nlattr *top_start;
 438         struct nlattr *list_start;
 439
 440         top_start = nla_nest_start_noflag(skb, tlv);
 441         if (top_start == NULL)
 442                 goto nla_put_failure;
 443
 444         if (nla_put(skb, TCA_EMATCH_TREE_HDR, sizeof(tree->hdr), &tree->hdr))
 445                 goto nla_put_failure;
 446
 447         list_start = nla_nest_start_noflag(skb, TCA_EMATCH_TREE_LIST);
 448         if (list_start == NULL)
 449                 goto nla_put_failure;
 450
 451         tail = skb_tail_pointer(skb);
 452         for (i = 0; i < tree->hdr.nmatches; i++) {
 453                 struct nlattr *match_start = (struct nlattr *)tail;
 454                 struct tcf_ematch *em = tcf_em_get_match(tree, i);
 455                 struct tcf_ematch_hdr em_hdr = {
 456                         .kind = em->ops ? em->ops->kind : TCF_EM_CONTAINER,
 457                         .matchid = em->matchid,
 458                         .flags = em->flags
 459                 };
 460
 461                 if (nla_put(skb, i + 1, sizeof(em_hdr), &em_hdr))
 462                         goto nla_put_failure;
 463
 464                 if (em->ops && em->ops->dump) {
 465                         if (em->ops->dump(skb, em) < 0)
 466                                 goto nla_put_failure;
 467                 } else if (tcf_em_is_container(em) || tcf_em_is_simple(em)) {
 468                         u32 u = em->data;
 469                         nla_put_nohdr(skb, sizeof(u), &u);
 470                 } else if (em->datalen > 0)
 471                         nla_put_nohdr(skb, em->datalen, (void *) em->data);
 472
 473                 tail = skb_tail_pointer(skb);
 474                 match_start->nla_len = tail - (u8 *)match_start;
 475         }
 476
 477         nla_nest_end(skb, list_start);
 478         nla_nest_end(skb, top_start);
 479
 480         return 0;
 481
 482 nla_put_failure:
 483         return -1;
 484 }
 485 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_tree_dump);
 486
 487 static inline int tcf_em_match(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch *em,
 488                                struct tcf_pkt_info *info)
 489 {
 490         int r = em->ops->match(skb, em, info);
 491
 492         return tcf_em_is_inverted(em) ? !r : r;
 493 }
 494
 495 /* Do not use this function directly, use tcf_em_tree_match instead */
 496 int __tcf_em_tree_match(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch_tree *tree,
 497                         struct tcf_pkt_info *info)
 498 {
 499         int stackp = 0, match_idx = 0, res = 0;
 500         struct tcf_ematch *cur_match;
 501         int stack[CONFIG_NET_EMATCH_STACK];
 502
 503 proceed:
 504         while (match_idx < tree->hdr.nmatches) {
 505                 cur_match = tcf_em_get_match(tree, match_idx);
 506
 507                 if (tcf_em_is_container(cur_match)) {
 508                         if (unlikely(stackp >= CONFIG_NET_EMATCH_STACK))
 509                                 goto stack_overflow;
 510
 511                         stack[stackp++] = match_idx;
 512                         match_idx = cur_match->data;
 513                         goto proceed;
 514                 }
 515
 516                 res = tcf_em_match(skb, cur_match, info);
 517
 518                 if (tcf_em_early_end(cur_match, res))
 519                         break;
 520
 521                 match_idx++;
 522         }
 523
 524 pop_stack:
 525         if (stackp > 0) {
 526                 match_idx = stack[--stackp];
 527                 cur_match = tcf_em_get_match(tree, match_idx);
 528
 529                 if (tcf_em_is_inverted(cur_match))
 530                         res = !res;
 531
 532                 if (tcf_em_early_end(cur_match, res)) {
 533                         goto pop_stack;
 534                 } else {
 535                         match_idx++;
 536                         goto proceed;
 537                 }
 538         }
 539
 540         return res;
 541
 542 stack_overflow:
 543         net_warn_ratelimited("tc ematch: local stack overflow, increase NET_EMATCH_STACK\n");
 544         return -1;
 545 }
 546 EXPORT_SYMBOL(__tcf_em_tree_match);