net/xdp/xsk.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /* XDP sockets
   3  *
   4  * AF_XDP sockets allows a channel between XDP programs and userspace
   5  * applications.
   6  * Copyright(c) 2018 Intel Corporation.
   7  *
   8  * Author(s): Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
   9  *            Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
  10  */
  11
  12 #define pr_fmt(fmt) "AF_XDP: %s: " fmt, __func__
  13
  14 #include <linux/if_xdp.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/sched/mm.h>
  17 #include <linux/sched/signal.h>
  18 #include <linux/sched/task.h>
  19 #include <linux/socket.h>
  20 #include <linux/file.h>
  21 #include <linux/uaccess.h>
  22 #include <linux/net.h>
  23 #include <linux/netdevice.h>
  24 #include <linux/rculist.h>
  25 #include <net/xdp_sock.h>
  26 #include <net/xdp.h>
  27
  28 #include "xsk_queue.h"
  29 #include "xdp_umem.h"
  30 #include "xsk.h"
  31
  32 #define TX_BATCH_SIZE 16
  33
  34 static DEFINE_PER_CPU(struct list_head, xskmap_flush_list);
  35
  36 bool xsk_is_setup_for_bpf_map(struct xdp_sock *xs)
  37 {
  38         return READ_ONCE(xs->rx) &&  READ_ONCE(xs->umem) &&
  39                 READ_ONCE(xs->umem->fq);
  40 }
  41
  42 bool xsk_umem_has_addrs(struct xdp_umem *umem, u32 cnt)
  43 {
  44         return xskq_cons_has_entries(umem->fq, cnt);
  45 }
  46 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_has_addrs);
  47
  48 bool xsk_umem_peek_addr(struct xdp_umem *umem, u64 *addr)
  49 {
  50         return xskq_cons_peek_addr(umem->fq, addr, umem);
  51 }
  52 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_peek_addr);
  53
  54 void xsk_umem_release_addr(struct xdp_umem *umem)
  55 {
  56         xskq_cons_release(umem->fq);
  57 }
  58 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_release_addr);
  59
  60 void xsk_set_rx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  61 {
  62         if (umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_RX)
  63                 return;
  64
  65         umem->fq->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
  66         umem->need_wakeup |= XDP_WAKEUP_RX;
  67 }
  68 EXPORT_SYMBOL(xsk_set_rx_need_wakeup);
  69
  70 void xsk_set_tx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  71 {
  72         struct xdp_sock *xs;
  73
  74         if (umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_TX)
  75                 return;
  76
  77         rcu_read_lock();
  78         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_list, list) {
  79                 xs->tx->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
  80         }
  81         rcu_read_unlock();
  82
  83         umem->need_wakeup |= XDP_WAKEUP_TX;
  84 }
  85 EXPORT_SYMBOL(xsk_set_tx_need_wakeup);
  86
  87 void xsk_clear_rx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  88 {
  89         if (!(umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_RX))
  90                 return;
  91
  92         umem->fq->ring->flags &= ~XDP_RING_NEED_WAKEUP;
  93         umem->need_wakeup &= ~XDP_WAKEUP_RX;
  94 }
  95 EXPORT_SYMBOL(xsk_clear_rx_need_wakeup);
  96
  97 void xsk_clear_tx_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
  98 {
  99         struct xdp_sock *xs;
 100
 101         if (!(umem->need_wakeup & XDP_WAKEUP_TX))
 102                 return;
 103
 104         rcu_read_lock();
 105         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_list, list) {
 106                 xs->tx->ring->flags &= ~XDP_RING_NEED_WAKEUP;
 107         }
 108         rcu_read_unlock();
 109
 110         umem->need_wakeup &= ~XDP_WAKEUP_TX;
 111 }
 112 EXPORT_SYMBOL(xsk_clear_tx_need_wakeup);
 113
 114 bool xsk_umem_uses_need_wakeup(struct xdp_umem *umem)
 115 {
 116         return umem->flags & XDP_UMEM_USES_NEED_WAKEUP;
 117 }
 118 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_uses_need_wakeup);
 119
 120 /* If a buffer crosses a page boundary, we need to do 2 memcpy's, one for
 121  * each page. This is only required in copy mode.
 122  */
 123 static void __xsk_rcv_memcpy(struct xdp_umem *umem, u64 addr, void *from_buf,
 124                              u32 len, u32 metalen)
 125 {
 126         void *to_buf = xdp_umem_get_data(umem, addr);
 127
 128         addr = xsk_umem_add_offset_to_addr(addr);
 129         if (xskq_cons_crosses_non_contig_pg(umem, addr, len + metalen)) {
 130                 void *next_pg_addr = umem->pages[(addr >> PAGE_SHIFT) + 1].addr;
 131                 u64 page_start = addr & ~(PAGE_SIZE - 1);
 132                 u64 first_len = PAGE_SIZE - (addr - page_start);
 133
 134                 memcpy(to_buf, from_buf, first_len + metalen);
 135                 memcpy(next_pg_addr, from_buf + first_len, len - first_len);
 136
 137                 return;
 138         }
 139
 140         memcpy(to_buf, from_buf, len + metalen);
 141 }
 142
 143 static int __xsk_rcv(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp, u32 len)
 144 {
 145         u64 offset = xs->umem->headroom;
 146         u64 addr, memcpy_addr;
 147         void *from_buf;
 148         u32 metalen;
 149         int err;
 150
 151         if (!xskq_cons_peek_addr(xs->umem->fq, &addr, xs->umem) ||
 152             len > xs->umem->chunk_size_nohr - XDP_PACKET_HEADROOM) {
 153                 xs->rx_dropped++;
 154                 return -ENOSPC;
 155         }
 156
 157         if (unlikely(xdp_data_meta_unsupported(xdp))) {
 158                 from_buf = xdp->data;
 159                 metalen = 0;
 160         } else {
 161                 from_buf = xdp->data_meta;
 162                 metalen = xdp->data - xdp->data_meta;
 163         }
 164
 165         memcpy_addr = xsk_umem_adjust_offset(xs->umem, addr, offset);
 166         __xsk_rcv_memcpy(xs->umem, memcpy_addr, from_buf, len, metalen);
 167
 168         offset += metalen;
 169         addr = xsk_umem_adjust_offset(xs->umem, addr, offset);
 170         err = xskq_prod_reserve_desc(xs->rx, addr, len);
 171         if (!err) {
 172                 xskq_cons_release(xs->umem->fq);
 173                 xdp_return_buff(xdp);
 174                 return 0;
 175         }
 176
 177         xs->rx_dropped++;
 178         return err;
 179 }
 180
 181 static int __xsk_rcv_zc(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp, u32 len)
 182 {
 183         int err = xskq_prod_reserve_desc(xs->rx, xdp->handle, len);
 184
 185         if (err)
 186                 xs->rx_dropped++;
 187
 188         return err;
 189 }
 190
 191 static bool xsk_is_bound(struct xdp_sock *xs)
 192 {
 193         if (READ_ONCE(xs->state) == XSK_BOUND) {
 194                 /* Matches smp_wmb() in bind(). */
 195                 smp_rmb();
 196                 return true;
 197         }
 198         return false;
 199 }
 200
 201 static int xsk_rcv(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp)
 202 {
 203         u32 len;
 204
 205         if (!xsk_is_bound(xs))
 206                 return -EINVAL;
 207
 208         if (xs->dev != xdp->rxq->dev || xs->queue_id != xdp->rxq->queue_index)
 209                 return -EINVAL;
 210
 211         len = xdp->data_end - xdp->data;
 212
 213         return (xdp->rxq->mem.type == MEM_TYPE_ZERO_COPY) ?
 214                 __xsk_rcv_zc(xs, xdp, len) : __xsk_rcv(xs, xdp, len);
 215 }
 216
 217 static void xsk_flush(struct xdp_sock *xs)
 218 {
 219         xskq_prod_submit(xs->rx);
 220         sock_def_readable(&xs->sk);
 221 }
 222
 223 int xsk_generic_rcv(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp)
 224 {
 225         u32 metalen = xdp->data - xdp->data_meta;
 226         u32 len = xdp->data_end - xdp->data;
 227         u64 offset = xs->umem->headroom;
 228         void *buffer;
 229         u64 addr;
 230         int err;
 231
 232         spin_lock_bh(&xs->rx_lock);
 233
 234         if (xs->dev != xdp->rxq->dev || xs->queue_id != xdp->rxq->queue_index) {
 235                 err = -EINVAL;
 236                 goto out_unlock;
 237         }
 238
 239         if (!xskq_cons_peek_addr(xs->umem->fq, &addr, xs->umem) ||
 240             len > xs->umem->chunk_size_nohr - XDP_PACKET_HEADROOM) {
 241                 err = -ENOSPC;
 242                 goto out_drop;
 243         }
 244
 245         addr = xsk_umem_adjust_offset(xs->umem, addr, offset);
 246         buffer = xdp_umem_get_data(xs->umem, addr);
 247         memcpy(buffer, xdp->data_meta, len + metalen);
 248
 249         addr = xsk_umem_adjust_offset(xs->umem, addr, metalen);
 250         err = xskq_prod_reserve_desc(xs->rx, addr, len);
 251         if (err)
 252                 goto out_drop;
 253
 254         xskq_cons_release(xs->umem->fq);
 255         xskq_prod_submit(xs->rx);
 256
 257         spin_unlock_bh(&xs->rx_lock);
 258
 259         xs->sk.sk_data_ready(&xs->sk);
 260         return 0;
 261
 262 out_drop:
 263         xs->rx_dropped++;
 264 out_unlock:
 265         spin_unlock_bh(&xs->rx_lock);
 266         return err;
 267 }
 268
 269 int __xsk_map_redirect(struct xdp_sock *xs, struct xdp_buff *xdp)
 270 {
 271         struct list_head *flush_list = this_cpu_ptr(&xskmap_flush_list);
 272         int err;
 273
 274         err = xsk_rcv(xs, xdp);
 275         if (err)
 276                 return err;
 277
 278         if (!xs->flush_node.prev)
 279                 list_add(&xs->flush_node, flush_list);
 280
 281         return 0;
 282 }
 283
 284 void __xsk_map_flush(void)
 285 {
 286         struct list_head *flush_list = this_cpu_ptr(&xskmap_flush_list);
 287         struct xdp_sock *xs, *tmp;
 288
 289         list_for_each_entry_safe(xs, tmp, flush_list, flush_node) {
 290                 xsk_flush(xs);
 291                 __list_del_clearprev(&xs->flush_node);
 292         }
 293 }
 294
 295 void xsk_umem_complete_tx(struct xdp_umem *umem, u32 nb_entries)
 296 {
 297         xskq_prod_submit_n(umem->cq, nb_entries);
 298 }
 299 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_complete_tx);
 300
 301 void xsk_umem_consume_tx_done(struct xdp_umem *umem)
 302 {
 303         struct xdp_sock *xs;
 304
 305         rcu_read_lock();
 306         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_list, list) {
 307                 xs->sk.sk_write_space(&xs->sk);
 308         }
 309         rcu_read_unlock();
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_consume_tx_done);
 312
 313 bool xsk_umem_consume_tx(struct xdp_umem *umem, struct xdp_desc *desc)
 314 {
 315         struct xdp_sock *xs;
 316
 317         rcu_read_lock();
 318         list_for_each_entry_rcu(xs, &umem->xsk_list, list) {
 319                 if (!xskq_cons_peek_desc(xs->tx, desc, umem))
 320                         continue;
 321
 322                 /* This is the backpreassure mechanism for the Tx path.
 323                  * Reserve space in the completion queue and only proceed
 324                  * if there is space in it. This avoids having to implement
 325                  * any buffering in the Tx path.
 326                  */
 327                 if (xskq_prod_reserve_addr(umem->cq, desc->addr))
 328                         goto out;
 329
 330                 xskq_cons_release(xs->tx);
 331                 rcu_read_unlock();
 332                 return true;
 333         }
 334
 335 out:
 336         rcu_read_unlock();
 337         return false;
 338 }
 339 EXPORT_SYMBOL(xsk_umem_consume_tx);
 340
 341 static int xsk_wakeup(struct xdp_sock *xs, u8 flags)
 342 {
 343         struct net_device *dev = xs->dev;
 344         int err;
 345
 346         rcu_read_lock();
 347         err = dev->netdev_ops->ndo_xsk_wakeup(dev, xs->queue_id, flags);
 348         rcu_read_unlock();
 349
 350         return err;
 351 }
 352
 353 static int xsk_zc_xmit(struct xdp_sock *xs)
 354 {
 355         return xsk_wakeup(xs, XDP_WAKEUP_TX);
 356 }
 357
 358 static void xsk_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
 359 {
 360         u64 addr = (u64)(long)skb_shinfo(skb)->destructor_arg;
 361         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(skb->sk);
 362         unsigned long flags;
 363
 364         spin_lock_irqsave(&xs->tx_completion_lock, flags);
 365         xskq_prod_submit_addr(xs->umem->cq, addr);
 366         spin_unlock_irqrestore(&xs->tx_completion_lock, flags);
 367
 368         sock_wfree(skb);
 369 }
 370
 371 static int xsk_generic_xmit(struct sock *sk)
 372 {
 373         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 374         u32 max_batch = TX_BATCH_SIZE;
 375         bool sent_frame = false;
 376         struct xdp_desc desc;
 377         struct sk_buff *skb;
 378         int err = 0;
 379
 380         mutex_lock(&xs->mutex);
 381
 382         if (xs->queue_id >= xs->dev->real_num_tx_queues)
 383                 goto out;
 384
 385         while (xskq_cons_peek_desc(xs->tx, &desc, xs->umem)) {
 386                 char *buffer;
 387                 u64 addr;
 388                 u32 len;
 389
 390                 if (max_batch-- == 0) {
 391                         err = -EAGAIN;
 392                         goto out;
 393                 }
 394
 395                 len = desc.len;
 396                 skb = sock_alloc_send_skb(sk, len, 1, &err);
 397                 if (unlikely(!skb)) {
 398                         err = -EAGAIN;
 399                         goto out;
 400                 }
 401
 402                 skb_put(skb, len);
 403                 addr = desc.addr;
 404                 buffer = xdp_umem_get_data(xs->umem, addr);
 405                 err = skb_store_bits(skb, 0, buffer, len);
 406                 /* This is the backpreassure mechanism for the Tx path.
 407                  * Reserve space in the completion queue and only proceed
 408                  * if there is space in it. This avoids having to implement
 409                  * any buffering in the Tx path.
 410                  */
 411                 if (unlikely(err) || xskq_prod_reserve(xs->umem->cq)) {
 412                         kfree_skb(skb);
 413                         goto out;
 414                 }
 415
 416                 skb->dev = xs->dev;
 417                 skb->priority = sk->sk_priority;
 418                 skb->mark = sk->sk_mark;
 419                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = (void *)(long)desc.addr;
 420                 skb->destructor = xsk_destruct_skb;
 421
 422                 err = dev_direct_xmit(skb, xs->queue_id);
 423                 xskq_cons_release(xs->tx);
 424                 /* Ignore NET_XMIT_CN as packet might have been sent */
 425                 if (err == NET_XMIT_DROP || err == NETDEV_TX_BUSY) {
 426                         /* SKB completed but not sent */
 427                         err = -EBUSY;
 428                         goto out;
 429                 }
 430
 431                 sent_frame = true;
 432         }
 433
 434 out:
 435         if (sent_frame)
 436                 sk->sk_write_space(sk);
 437
 438         mutex_unlock(&xs->mutex);
 439         return err;
 440 }
 441
 442 static int __xsk_sendmsg(struct sock *sk)
 443 {
 444         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 445
 446         if (unlikely(!(xs->dev->flags & IFF_UP)))
 447                 return -ENETDOWN;
 448         if (unlikely(!xs->tx))
 449                 return -ENOBUFS;
 450
 451         return xs->zc ? xsk_zc_xmit(xs) : xsk_generic_xmit(sk);
 452 }
 453
 454 static int xsk_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m, size_t total_len)
 455 {
 456         bool need_wait = !(m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 457         struct sock *sk = sock->sk;
 458         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 459
 460         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 461                 return -ENXIO;
 462         if (unlikely(need_wait))
 463                 return -EOPNOTSUPP;
 464
 465         return __xsk_sendmsg(sk);
 466 }
 467
 468 static __poll_t xsk_poll(struct file *file, struct socket *sock,
 469                              struct poll_table_struct *wait)
 470 {
 471         __poll_t mask = datagram_poll(file, sock, wait);
 472         struct sock *sk = sock->sk;
 473         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 474         struct xdp_umem *umem;
 475
 476         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 477                 return mask;
 478
 479         umem = xs->umem;
 480
 481         if (umem->need_wakeup) {
 482                 if (xs->zc)
 483                         xsk_wakeup(xs, umem->need_wakeup);
 484                 else
 485                         /* Poll needs to drive Tx also in copy mode */
 486                         __xsk_sendmsg(sk);
 487         }
 488
 489         if (xs->rx && !xskq_prod_is_empty(xs->rx))
 490                 mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
 491         if (xs->tx && !xskq_cons_is_full(xs->tx))
 492                 mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;
 493
 494         return mask;
 495 }
 496
 497 static int xsk_init_queue(u32 entries, struct xsk_queue **queue,
 498                           bool umem_queue)
 499 {
 500         struct xsk_queue *q;
 501
 502         if (entries == 0 || *queue || !is_power_of_2(entries))
 503                 return -EINVAL;
 504
 505         q = xskq_create(entries, umem_queue);
 506         if (!q)
 507                 return -ENOMEM;
 508
 509         /* Make sure queue is ready before it can be seen by others */
 510         smp_wmb();
 511         WRITE_ONCE(*queue, q);
 512         return 0;
 513 }
 514
 515 static void xsk_unbind_dev(struct xdp_sock *xs)
 516 {
 517         struct net_device *dev = xs->dev;
 518
 519         if (xs->state != XSK_BOUND)
 520                 return;
 521         WRITE_ONCE(xs->state, XSK_UNBOUND);
 522
 523         /* Wait for driver to stop using the xdp socket. */
 524         xdp_del_sk_umem(xs->umem, xs);
 525         xs->dev = NULL;
 526         synchronize_net();
 527         dev_put(dev);
 528 }
 529
 530 static struct xsk_map *xsk_get_map_list_entry(struct xdp_sock *xs,
 531                                               struct xdp_sock ***map_entry)
 532 {
 533         struct xsk_map *map = NULL;
 534         struct xsk_map_node *node;
 535
 536         *map_entry = NULL;
 537
 538         spin_lock_bh(&xs->map_list_lock);
 539         node = list_first_entry_or_null(&xs->map_list, struct xsk_map_node,
 540                                         node);
 541         if (node) {
 542                 WARN_ON(xsk_map_inc(node->map));
 543                 map = node->map;
 544                 *map_entry = node->map_entry;
 545         }
 546         spin_unlock_bh(&xs->map_list_lock);
 547         return map;
 548 }
 549
 550 static void xsk_delete_from_maps(struct xdp_sock *xs)
 551 {
 552         /* This function removes the current XDP socket from all the
 553          * maps it resides in. We need to take extra care here, due to
 554          * the two locks involved. Each map has a lock synchronizing
 555          * updates to the entries, and each socket has a lock that
 556          * synchronizes access to the list of maps (map_list). For
 557          * deadlock avoidance the locks need to be taken in the order
 558          * "map lock"->"socket map list lock". We start off by
 559          * accessing the socket map list, and take a reference to the
 560          * map to guarantee existence between the
 561          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete()
 562          * calls. Then we ask the map to remove the socket, which
 563          * tries to remove the socket from the map. Note that there
 564          * might be updates to the map between
 565          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete().
 566          */
 567         struct xdp_sock **map_entry = NULL;
 568         struct xsk_map *map;
 569
 570         while ((map = xsk_get_map_list_entry(xs, &map_entry))) {
 571                 xsk_map_try_sock_delete(map, xs, map_entry);
 572                 xsk_map_put(map);
 573         }
 574 }
 575
 576 static int xsk_release(struct socket *sock)
 577 {
 578         struct sock *sk = sock->sk;
 579         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 580         struct net *net;
 581
 582         if (!sk)
 583                 return 0;
 584
 585         net = sock_net(sk);
 586
 587         mutex_lock(&net->xdp.lock);
 588         sk_del_node_init_rcu(sk);
 589         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
 590
 591         local_bh_disable();
 592         sock_prot_inuse_add(net, sk->sk_prot, -1);
 593         local_bh_enable();
 594
 595         xsk_delete_from_maps(xs);
 596         mutex_lock(&xs->mutex);
 597         xsk_unbind_dev(xs);
 598         mutex_unlock(&xs->mutex);
 599
 600         xskq_destroy(xs->rx);
 601         xskq_destroy(xs->tx);
 602
 603         sock_orphan(sk);
 604         sock->sk = NULL;
 605
 606         sk_refcnt_debug_release(sk);
 607         sock_put(sk);
 608
 609         return 0;
 610 }
 611
 612 static struct socket *xsk_lookup_xsk_from_fd(int fd)
 613 {
 614         struct socket *sock;
 615         int err;
 616
 617         sock = sockfd_lookup(fd, &err);
 618         if (!sock)
 619                 return ERR_PTR(-ENOTSOCK);
 620
 621         if (sock->sk->sk_family != PF_XDP) {
 622                 sockfd_put(sock);
 623                 return ERR_PTR(-ENOPROTOOPT);
 624         }
 625
 626         return sock;
 627 }
 628
 629 /* Check if umem pages are contiguous.
 630  * If zero-copy mode, use the DMA address to do the page contiguity check
 631  * For all other modes we use addr (kernel virtual address)
 632  * Store the result in the low bits of addr.
 633  */
 634 static void xsk_check_page_contiguity(struct xdp_umem *umem, u32 flags)
 635 {
 636         struct xdp_umem_page *pgs = umem->pages;
 637         int i, is_contig;
 638
 639         for (i = 0; i < umem->npgs - 1; i++) {
 640                 is_contig = (flags & XDP_ZEROCOPY) ?
 641                         (pgs[i].dma + PAGE_SIZE == pgs[i + 1].dma) :
 642                         (pgs[i].addr + PAGE_SIZE == pgs[i + 1].addr);
 643                 pgs[i].addr += is_contig << XSK_NEXT_PG_CONTIG_SHIFT;
 644         }
 645 }
 646
 647 static int xsk_bind(struct socket *sock, struct sockaddr *addr, int addr_len)
 648 {
 649         struct sockaddr_xdp *sxdp = (struct sockaddr_xdp *)addr;
 650         struct sock *sk = sock->sk;
 651         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 652         struct net_device *dev;
 653         u32 flags, qid;
 654         int err = 0;
 655
 656         if (addr_len < sizeof(struct sockaddr_xdp))
 657                 return -EINVAL;
 658         if (sxdp->sxdp_family != AF_XDP)
 659                 return -EINVAL;
 660
 661         flags = sxdp->sxdp_flags;
 662         if (flags & ~(XDP_SHARED_UMEM | XDP_COPY | XDP_ZEROCOPY |
 663                       XDP_USE_NEED_WAKEUP))
 664                 return -EINVAL;
 665
 666         rtnl_lock();
 667         mutex_lock(&xs->mutex);
 668         if (xs->state != XSK_READY) {
 669                 err = -EBUSY;
 670                 goto out_release;
 671         }
 672
 673         dev = dev_get_by_index(sock_net(sk), sxdp->sxdp_ifindex);
 674         if (!dev) {
 675                 err = -ENODEV;
 676                 goto out_release;
 677         }
 678
 679         if (!xs->rx && !xs->tx) {
 680                 err = -EINVAL;
 681                 goto out_unlock;
 682         }
 683
 684         qid = sxdp->sxdp_queue_id;
 685
 686         if (flags & XDP_SHARED_UMEM) {
 687                 struct xdp_sock *umem_xs;
 688                 struct socket *sock;
 689
 690                 if ((flags & XDP_COPY) || (flags & XDP_ZEROCOPY) ||
 691                     (flags & XDP_USE_NEED_WAKEUP)) {
 692                         /* Cannot specify flags for shared sockets. */
 693                         err = -EINVAL;
 694                         goto out_unlock;
 695                 }
 696
 697                 if (xs->umem) {
 698                         /* We have already our own. */
 699                         err = -EINVAL;
 700                         goto out_unlock;
 701                 }
 702
 703                 sock = xsk_lookup_xsk_from_fd(sxdp->sxdp_shared_umem_fd);
 704                 if (IS_ERR(sock)) {
 705                         err = PTR_ERR(sock);
 706                         goto out_unlock;
 707                 }
 708
 709                 umem_xs = xdp_sk(sock->sk);
 710                 if (!xsk_is_bound(umem_xs)) {
 711                         err = -EBADF;
 712                         sockfd_put(sock);
 713                         goto out_unlock;
 714                 }
 715                 if (umem_xs->dev != dev || umem_xs->queue_id != qid) {
 716                         err = -EINVAL;
 717                         sockfd_put(sock);
 718                         goto out_unlock;
 719                 }
 720
 721                 xdp_get_umem(umem_xs->umem);
 722                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem_xs->umem);
 723                 sockfd_put(sock);
 724         } else if (!xs->umem || !xdp_umem_validate_queues(xs->umem)) {
 725                 err = -EINVAL;
 726                 goto out_unlock;
 727         } else {
 728                 /* This xsk has its own umem. */
 729                 xskq_set_umem(xs->umem->fq, xs->umem->size,
 730                               xs->umem->chunk_mask);
 731                 xskq_set_umem(xs->umem->cq, xs->umem->size,
 732                               xs->umem->chunk_mask);
 733
 734                 err = xdp_umem_assign_dev(xs->umem, dev, qid, flags);
 735                 if (err)
 736                         goto out_unlock;
 737
 738                 xsk_check_page_contiguity(xs->umem, flags);
 739         }
 740
 741         xs->dev = dev;
 742         xs->zc = xs->umem->zc;
 743         xs->queue_id = qid;
 744         xskq_set_umem(xs->rx, xs->umem->size, xs->umem->chunk_mask);
 745         xskq_set_umem(xs->tx, xs->umem->size, xs->umem->chunk_mask);
 746         xdp_add_sk_umem(xs->umem, xs);
 747
 748 out_unlock:
 749         if (err) {
 750                 dev_put(dev);
 751         } else {
 752                 /* Matches smp_rmb() in bind() for shared umem
 753                  * sockets, and xsk_is_bound().
 754                  */
 755                 smp_wmb();
 756                 WRITE_ONCE(xs->state, XSK_BOUND);
 757         }
 758 out_release:
 759         mutex_unlock(&xs->mutex);
 760         rtnl_unlock();
 761         return err;
 762 }
 763
 764 struct xdp_umem_reg_v1 {
 765         __u64 addr; /* Start of packet data area */
 766         __u64 len; /* Length of packet data area */
 767         __u32 chunk_size;
 768         __u32 headroom;
 769 };
 770
 771 static int xsk_setsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 772                           char __user *optval, unsigned int optlen)
 773 {
 774         struct sock *sk = sock->sk;
 775         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 776         int err;
 777
 778         if (level != SOL_XDP)
 779                 return -ENOPROTOOPT;
 780
 781         switch (optname) {
 782         case XDP_RX_RING:
 783         case XDP_TX_RING:
 784         {
 785                 struct xsk_queue **q;
 786                 int entries;
 787
 788                 if (optlen < sizeof(entries))
 789                         return -EINVAL;
 790                 if (copy_from_user(&entries, optval, sizeof(entries)))
 791                         return -EFAULT;
 792
 793                 mutex_lock(&xs->mutex);
 794                 if (xs->state != XSK_READY) {
 795                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 796                         return -EBUSY;
 797                 }
 798                 q = (optname == XDP_TX_RING) ? &xs->tx : &xs->rx;
 799                 err = xsk_init_queue(entries, q, false);
 800                 if (!err && optname == XDP_TX_RING)
 801                         /* Tx needs to be explicitly woken up the first time */
 802                         xs->tx->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
 803                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 804                 return err;
 805         }
 806         case XDP_UMEM_REG:
 807         {
 808                 size_t mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg);
 809                 struct xdp_umem_reg mr = {};
 810                 struct xdp_umem *umem;
 811
 812                 if (optlen < sizeof(struct xdp_umem_reg_v1))
 813                         return -EINVAL;
 814                 else if (optlen < sizeof(mr))
 815                         mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg_v1);
 816
 817                 if (copy_from_user(&mr, optval, mr_size))
 818                         return -EFAULT;
 819
 820                 mutex_lock(&xs->mutex);
 821                 if (xs->state != XSK_READY || xs->umem) {
 822                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 823                         return -EBUSY;
 824                 }
 825
 826                 umem = xdp_umem_create(&mr);
 827                 if (IS_ERR(umem)) {
 828                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 829                         return PTR_ERR(umem);
 830                 }
 831
 832                 /* Make sure umem is ready before it can be seen by others */
 833                 smp_wmb();
 834                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem);
 835                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 836                 return 0;
 837         }
 838         case XDP_UMEM_FILL_RING:
 839         case XDP_UMEM_COMPLETION_RING:
 840         {
 841                 struct xsk_queue **q;
 842                 int entries;
 843
 844                 if (copy_from_user(&entries, optval, sizeof(entries)))
 845                         return -EFAULT;
 846
 847                 mutex_lock(&xs->mutex);
 848                 if (xs->state != XSK_READY) {
 849                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 850                         return -EBUSY;
 851                 }
 852                 if (!xs->umem) {
 853                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 854                         return -EINVAL;
 855                 }
 856
 857                 q = (optname == XDP_UMEM_FILL_RING) ? &xs->umem->fq :
 858                         &xs->umem->cq;
 859                 err = xsk_init_queue(entries, q, true);
 860                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 861                 return err;
 862         }
 863         default:
 864                 break;
 865         }
 866
 867         return -ENOPROTOOPT;
 868 }
 869
 870 static void xsk_enter_rxtx_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 871 {
 872         ring->producer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.producer);
 873         ring->consumer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.consumer);
 874         ring->desc = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, desc);
 875 }
 876
 877 static void xsk_enter_umem_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 878 {
 879         ring->producer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.producer);
 880         ring->consumer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.consumer);
 881         ring->desc = offsetof(struct xdp_umem_ring, desc);
 882 }
 883
 884 static int xsk_getsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 885                           char __user *optval, int __user *optlen)
 886 {
 887         struct sock *sk = sock->sk;
 888         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 889         int len;
 890
 891         if (level != SOL_XDP)
 892                 return -ENOPROTOOPT;
 893
 894         if (get_user(len, optlen))
 895                 return -EFAULT;
 896         if (len < 0)
 897                 return -EINVAL;
 898
 899         switch (optname) {
 900         case XDP_STATISTICS:
 901         {
 902                 struct xdp_statistics stats;
 903
 904                 if (len < sizeof(stats))
 905                         return -EINVAL;
 906
 907                 mutex_lock(&xs->mutex);
 908                 stats.rx_dropped = xs->rx_dropped;
 909                 stats.rx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->rx);
 910                 stats.tx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->tx);
 911                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 912
 913                 if (copy_to_user(optval, &stats, sizeof(stats)))
 914                         return -EFAULT;
 915                 if (put_user(sizeof(stats), optlen))
 916                         return -EFAULT;
 917
 918                 return 0;
 919         }
 920         case XDP_MMAP_OFFSETS:
 921         {
 922                 struct xdp_mmap_offsets off;
 923                 struct xdp_mmap_offsets_v1 off_v1;
 924                 bool flags_supported = true;
 925                 void *to_copy;
 926
 927                 if (len < sizeof(off_v1))
 928                         return -EINVAL;
 929                 else if (len < sizeof(off))
 930                         flags_supported = false;
 931
 932                 if (flags_supported) {
 933                         /* xdp_ring_offset is identical to xdp_ring_offset_v1
 934                          * except for the flags field added to the end.
 935                          */
 936                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 937                                                &off.rx);
 938                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 939                                                &off.tx);
 940                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 941                                                &off.fr);
 942                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 943                                                &off.cr);
 944                         off.rx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 945                                                 ptrs.flags);
 946                         off.tx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 947                                                 ptrs.flags);
 948                         off.fr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 949                                                 ptrs.flags);
 950                         off.cr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 951                                                 ptrs.flags);
 952
 953                         len = sizeof(off);
 954                         to_copy = &off;
 955                 } else {
 956                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.rx);
 957                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.tx);
 958                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.fr);
 959                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.cr);
 960
 961                         len = sizeof(off_v1);
 962                         to_copy = &off_v1;
 963                 }
 964
 965                 if (copy_to_user(optval, to_copy, len))
 966                         return -EFAULT;
 967                 if (put_user(len, optlen))
 968                         return -EFAULT;
 969
 970                 return 0;
 971         }
 972         case XDP_OPTIONS:
 973         {
 974                 struct xdp_options opts = {};
 975
 976                 if (len < sizeof(opts))
 977                         return -EINVAL;
 978
 979                 mutex_lock(&xs->mutex);
 980                 if (xs->zc)
 981                         opts.flags |= XDP_OPTIONS_ZEROCOPY;
 982                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 983
 984                 len = sizeof(opts);
 985                 if (copy_to_user(optval, &opts, len))
 986                         return -EFAULT;
 987                 if (put_user(len, optlen))
 988                         return -EFAULT;
 989
 990                 return 0;
 991         }
 992         default:
 993                 break;
 994         }
 995
 996         return -EOPNOTSUPP;
 997 }
 998
 999 static int xsk_mmap(struct file *file, struct socket *sock,
1000                     struct vm_area_struct *vma)
1001 {
1002         loff_t offset = (loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
1003         unsigned long size = vma->vm_end - vma->vm_start;
1004         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sock->sk);
1005         struct xsk_queue *q = NULL;
1006         struct xdp_umem *umem;
1007         unsigned long pfn;
1008         struct page *qpg;
1009
1010         if (READ_ONCE(xs->state) != XSK_READY)
1011                 return -EBUSY;
1012
1013         if (offset == XDP_PGOFF_RX_RING) {
1014                 q = READ_ONCE(xs->rx);
1015         } else if (offset == XDP_PGOFF_TX_RING) {
1016                 q = READ_ONCE(xs->tx);
1017         } else {
1018                 umem = READ_ONCE(xs->umem);
1019                 if (!umem)
1020                         return -EINVAL;
1021
1022                 /* Matches the smp_wmb() in XDP_UMEM_REG */
1023                 smp_rmb();
1024                 if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_FILL_RING)
1025                         q = READ_ONCE(umem->fq);
1026                 else if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_COMPLETION_RING)
1027                         q = READ_ONCE(umem->cq);
1028         }
1029
1030         if (!q)
1031                 return -EINVAL;
1032
1033         /* Matches the smp_wmb() in xsk_init_queue */
1034         smp_rmb();
1035         qpg = virt_to_head_page(q->ring);
1036         if (size > page_size(qpg))
1037                 return -EINVAL;
1038
1039         pfn = virt_to_phys(q->ring) >> PAGE_SHIFT;
1040         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn,
1041                                size, vma->vm_page_prot);
1042 }
1043
1044 static int xsk_notifier(struct notifier_block *this,
1045                         unsigned long msg, void *ptr)
1046 {
1047         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1048         struct net *net = dev_net(dev);
1049         struct sock *sk;
1050
1051         switch (msg) {
1052         case NETDEV_UNREGISTER:
1053                 mutex_lock(&net->xdp.lock);
1054                 sk_for_each(sk, &net->xdp.list) {
1055                         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
1056
1057                         mutex_lock(&xs->mutex);
1058                         if (xs->dev == dev) {
1059                                 sk->sk_err = ENETDOWN;
1060                                 if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
1061                                         sk->sk_error_report(sk);
1062
1063                                 xsk_unbind_dev(xs);
1064
1065                                 /* Clear device references in umem. */
1066                                 xdp_umem_clear_dev(xs->umem);
1067                         }
1068                         mutex_unlock(&xs->mutex);
1069                 }
1070                 mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1071                 break;
1072         }
1073         return NOTIFY_DONE;
1074 }
1075
1076 static struct proto xsk_proto = {
1077         .name =         "XDP",
1078         .owner =        THIS_MODULE,
1079         .obj_size =     sizeof(struct xdp_sock),
1080 };
1081
1082 static const struct proto_ops xsk_proto_ops = {
1083         .family         = PF_XDP,
1084         .owner          = THIS_MODULE,
1085         .release        = xsk_release,
1086         .bind           = xsk_bind,
1087         .connect        = sock_no_connect,
1088         .socketpair     = sock_no_socketpair,
1089         .accept         = sock_no_accept,
1090         .getname        = sock_no_getname,
1091         .poll           = xsk_poll,
1092         .ioctl          = sock_no_ioctl,
1093         .listen         = sock_no_listen,
1094         .shutdown       = sock_no_shutdown,
1095         .setsockopt     = xsk_setsockopt,
1096         .getsockopt     = xsk_getsockopt,
1097         .sendmsg        = xsk_sendmsg,
1098         .recvmsg        = sock_no_recvmsg,
1099         .mmap           = xsk_mmap,
1100         .sendpage       = sock_no_sendpage,
1101 };
1102
1103 static void xsk_destruct(struct sock *sk)
1104 {
1105         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
1106
1107         if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
1108                 return;
1109
1110         xdp_put_umem(xs->umem);
1111
1112         sk_refcnt_debug_dec(sk);
1113 }
1114
1115 static int xsk_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol,
1116                       int kern)
1117 {
1118         struct sock *sk;
1119         struct xdp_sock *xs;
1120
1121         if (!ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_RAW))
1122                 return -EPERM;
1123         if (sock->type != SOCK_RAW)
1124                 return -ESOCKTNOSUPPORT;
1125
1126         if (protocol)
1127                 return -EPROTONOSUPPORT;
1128
1129         sock->state = SS_UNCONNECTED;
1130
1131         sk = sk_alloc(net, PF_XDP, GFP_KERNEL, &xsk_proto, kern);
1132         if (!sk)
1133                 return -ENOBUFS;
1134
1135         sock->ops = &xsk_proto_ops;
1136
1137         sock_init_data(sock, sk);
1138
1139         sk->sk_family = PF_XDP;
1140
1141         sk->sk_destruct = xsk_destruct;
1142         sk_refcnt_debug_inc(sk);
1143
1144         sock_set_flag(sk, SOCK_RCU_FREE);
1145
1146         xs = xdp_sk(sk);
1147         xs->state = XSK_READY;
1148         mutex_init(&xs->mutex);
1149         spin_lock_init(&xs->rx_lock);
1150         spin_lock_init(&xs->tx_completion_lock);
1151
1152         INIT_LIST_HEAD(&xs->map_list);
1153         spin_lock_init(&xs->map_list_lock);
1154
1155         mutex_lock(&net->xdp.lock);
1156         sk_add_node_rcu(sk, &net->xdp.list);
1157         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1158
1159         local_bh_disable();
1160         sock_prot_inuse_add(net, &xsk_proto, 1);
1161         local_bh_enable();
1162
1163         return 0;
1164 }
1165
1166 static const struct net_proto_family xsk_family_ops = {
1167         .family = PF_XDP,
1168         .create = xsk_create,
1169         .owner  = THIS_MODULE,
1170 };
1171
1172 static struct notifier_block xsk_netdev_notifier = {
1173         .notifier_call  = xsk_notifier,
1174 };
1175
1176 static int __net_init xsk_net_init(struct net *net)
1177 {
1178         mutex_init(&net->xdp.lock);
1179         INIT_HLIST_HEAD(&net->xdp.list);
1180         return 0;
1181 }
1182
1183 static void __net_exit xsk_net_exit(struct net *net)
1184 {
1185         WARN_ON_ONCE(!hlist_empty(&net->xdp.list));
1186 }
1187
1188 static struct pernet_operations xsk_net_ops = {
1189         .init = xsk_net_init,
1190         .exit = xsk_net_exit,
1191 };
1192
1193 static int __init xsk_init(void)
1194 {
1195         int err, cpu;
1196
1197         err = proto_register(&xsk_proto, 0 /* no slab */);
1198         if (err)
1199                 goto out;
1200
1201         err = sock_register(&xsk_family_ops);
1202         if (err)
1203                 goto out_proto;
1204
1205         err = register_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1206         if (err)
1207                 goto out_sk;
1208
1209         err = register_netdevice_notifier(&xsk_netdev_notifier);
1210         if (err)
1211                 goto out_pernet;
1212
1213         for_each_possible_cpu(cpu)
1214                 INIT_LIST_HEAD(&per_cpu(xskmap_flush_list, cpu));
1215         return 0;
1216
1217 out_pernet:
1218         unregister_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1219 out_sk:
1220         sock_unregister(PF_XDP);
1221 out_proto:
1222         proto_unregister(&xsk_proto);
1223 out:
1224         return err;
1225 }
1226
1227 fs_initcall(xsk_init);