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