xref: /openbmc/linux/net/xdp/xdp_umem.c (revision 21f1481a8db4caae4f935ef37aa29e5b3ceebc56)
1c0c77d8fSBjörn Töpel // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2c0c77d8fSBjörn Töpel /* XDP user-space packet buffer
3c0c77d8fSBjörn Töpel  * Copyright(c) 2018 Intel Corporation.
4c0c77d8fSBjörn Töpel  */
5c0c77d8fSBjörn Töpel 
6c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/init.h>
7c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/sched/mm.h>
8c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/sched/signal.h>
9c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/sched/task.h>
10c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/uaccess.h>
11c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/slab.h>
12c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/bpf.h>
13c0c77d8fSBjörn Töpel #include <linux/mm.h>
1484c6b868SJakub Kicinski #include <linux/netdevice.h>
1584c6b868SJakub Kicinski #include <linux/rtnetlink.h>
1650e74c01SBjörn Töpel #include <linux/idr.h>
17624676e7SIvan Khoronzhuk #include <linux/vmalloc.h>
18c0c77d8fSBjörn Töpel 
19c0c77d8fSBjörn Töpel #include "xdp_umem.h"
20e61e62b9SBjörn Töpel #include "xsk_queue.h"
21c0c77d8fSBjörn Töpel 
22bbff2f32SBjörn Töpel #define XDP_UMEM_MIN_CHUNK_SIZE 2048
23c0c77d8fSBjörn Töpel 
2450e74c01SBjörn Töpel static DEFINE_IDA(umem_ida);
2550e74c01SBjörn Töpel 
26c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_unpin_pages(struct xdp_umem *umem)
27c0c77d8fSBjörn Töpel {
28f1f6a7ddSJohn Hubbard 	unpin_user_pages_dirty_lock(umem->pgs, umem->npgs, true);
29c0c77d8fSBjörn Töpel 
30a720a2a0SMagnus Karlsson 	kvfree(umem->pgs);
31c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->pgs = NULL;
32c0c77d8fSBjörn Töpel }
33c0c77d8fSBjörn Töpel 
34c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_unaccount_pages(struct xdp_umem *umem)
35c0c77d8fSBjörn Töpel {
36c09290c5SDaniel Borkmann 	if (umem->user) {
37c0c77d8fSBjörn Töpel 		atomic_long_sub(umem->npgs, &umem->user->locked_vm);
38c0c77d8fSBjörn Töpel 		free_uid(umem->user);
39c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
40c09290c5SDaniel Borkmann }
41c0c77d8fSBjörn Töpel 
427f7ffa4eSMagnus Karlsson static void xdp_umem_addr_unmap(struct xdp_umem *umem)
437f7ffa4eSMagnus Karlsson {
447f7ffa4eSMagnus Karlsson 	vunmap(umem->addrs);
457f7ffa4eSMagnus Karlsson 	umem->addrs = NULL;
467f7ffa4eSMagnus Karlsson }
477f7ffa4eSMagnus Karlsson 
487f7ffa4eSMagnus Karlsson static int xdp_umem_addr_map(struct xdp_umem *umem, struct page **pages,
497f7ffa4eSMagnus Karlsson 			     u32 nr_pages)
507f7ffa4eSMagnus Karlsson {
517f7ffa4eSMagnus Karlsson 	umem->addrs = vmap(pages, nr_pages, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
527f7ffa4eSMagnus Karlsson 	if (!umem->addrs)
537f7ffa4eSMagnus Karlsson 		return -ENOMEM;
547f7ffa4eSMagnus Karlsson 	return 0;
557f7ffa4eSMagnus Karlsson }
567f7ffa4eSMagnus Karlsson 
57c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_release(struct xdp_umem *umem)
58c0c77d8fSBjörn Töpel {
59c2d3d6a4SMagnus Karlsson 	umem->zc = false;
60*21f1481aSKe Liu 	ida_free(&umem_ida, umem->id);
6150e74c01SBjörn Töpel 
627f7ffa4eSMagnus Karlsson 	xdp_umem_addr_unmap(umem);
63c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unpin_pages(umem);
64c0c77d8fSBjörn Töpel 
65c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unaccount_pages(umem);
66c0c77d8fSBjörn Töpel 	kfree(umem);
67c0c77d8fSBjörn Töpel }
68c0c77d8fSBjörn Töpel 
69537cf4e3SMagnus Karlsson static void xdp_umem_release_deferred(struct work_struct *work)
70537cf4e3SMagnus Karlsson {
71537cf4e3SMagnus Karlsson 	struct xdp_umem *umem = container_of(work, struct xdp_umem, work);
72537cf4e3SMagnus Karlsson 
73537cf4e3SMagnus Karlsson 	xdp_umem_release(umem);
74537cf4e3SMagnus Karlsson }
75537cf4e3SMagnus Karlsson 
76c0c77d8fSBjörn Töpel void xdp_get_umem(struct xdp_umem *umem)
77c0c77d8fSBjörn Töpel {
78d3b42f14SBjörn Töpel 	refcount_inc(&umem->users);
79c0c77d8fSBjörn Töpel }
80c0c77d8fSBjörn Töpel 
81537cf4e3SMagnus Karlsson void xdp_put_umem(struct xdp_umem *umem, bool defer_cleanup)
82c0c77d8fSBjörn Töpel {
83c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (!umem)
84c0c77d8fSBjörn Töpel 		return;
85c0c77d8fSBjörn Töpel 
86537cf4e3SMagnus Karlsson 	if (refcount_dec_and_test(&umem->users)) {
87537cf4e3SMagnus Karlsson 		if (defer_cleanup) {
88537cf4e3SMagnus Karlsson 			INIT_WORK(&umem->work, xdp_umem_release_deferred);
89537cf4e3SMagnus Karlsson 			schedule_work(&umem->work);
90537cf4e3SMagnus Karlsson 		} else {
911c1efc2aSMagnus Karlsson 			xdp_umem_release(umem);
92c0c77d8fSBjörn Töpel 		}
93537cf4e3SMagnus Karlsson 	}
94537cf4e3SMagnus Karlsson }
95c0c77d8fSBjörn Töpel 
9607bf2d97SMagnus Karlsson static int xdp_umem_pin_pages(struct xdp_umem *umem, unsigned long address)
97c0c77d8fSBjörn Töpel {
98c0c77d8fSBjörn Töpel 	unsigned int gup_flags = FOLL_WRITE;
99c0c77d8fSBjörn Töpel 	long npgs;
100c0c77d8fSBjörn Töpel 	int err;
101c0c77d8fSBjörn Töpel 
102a720a2a0SMagnus Karlsson 	umem->pgs = kvcalloc(umem->npgs, sizeof(*umem->pgs), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
103c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (!umem->pgs)
104c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -ENOMEM;
105c0c77d8fSBjörn Töpel 
106d8ed45c5SMichel Lespinasse 	mmap_read_lock(current->mm);
10707bf2d97SMagnus Karlsson 	npgs = pin_user_pages(address, umem->npgs,
108932f4a63SIra Weiny 			      gup_flags | FOLL_LONGTERM, &umem->pgs[0], NULL);
109d8ed45c5SMichel Lespinasse 	mmap_read_unlock(current->mm);
110c0c77d8fSBjörn Töpel 
111c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (npgs != umem->npgs) {
112c0c77d8fSBjörn Töpel 		if (npgs >= 0) {
113c0c77d8fSBjörn Töpel 			umem->npgs = npgs;
114c0c77d8fSBjörn Töpel 			err = -ENOMEM;
115c0c77d8fSBjörn Töpel 			goto out_pin;
116c0c77d8fSBjörn Töpel 		}
117c0c77d8fSBjörn Töpel 		err = npgs;
118c0c77d8fSBjörn Töpel 		goto out_pgs;
119c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
120c0c77d8fSBjörn Töpel 	return 0;
121c0c77d8fSBjörn Töpel 
122c0c77d8fSBjörn Töpel out_pin:
123c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unpin_pages(umem);
124c0c77d8fSBjörn Töpel out_pgs:
125a720a2a0SMagnus Karlsson 	kvfree(umem->pgs);
126c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->pgs = NULL;
127c0c77d8fSBjörn Töpel 	return err;
128c0c77d8fSBjörn Töpel }
129c0c77d8fSBjörn Töpel 
130c0c77d8fSBjörn Töpel static int xdp_umem_account_pages(struct xdp_umem *umem)
131c0c77d8fSBjörn Töpel {
132c0c77d8fSBjörn Töpel 	unsigned long lock_limit, new_npgs, old_npgs;
133c0c77d8fSBjörn Töpel 
134c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (capable(CAP_IPC_LOCK))
135c0c77d8fSBjörn Töpel 		return 0;
136c0c77d8fSBjörn Töpel 
137c0c77d8fSBjörn Töpel 	lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
138c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->user = get_uid(current_user());
139c0c77d8fSBjörn Töpel 
140c0c77d8fSBjörn Töpel 	do {
141c0c77d8fSBjörn Töpel 		old_npgs = atomic_long_read(&umem->user->locked_vm);
142c0c77d8fSBjörn Töpel 		new_npgs = old_npgs + umem->npgs;
143c0c77d8fSBjörn Töpel 		if (new_npgs > lock_limit) {
144c0c77d8fSBjörn Töpel 			free_uid(umem->user);
145c0c77d8fSBjörn Töpel 			umem->user = NULL;
146c0c77d8fSBjörn Töpel 			return -ENOBUFS;
147c0c77d8fSBjörn Töpel 		}
148c0c77d8fSBjörn Töpel 	} while (atomic_long_cmpxchg(&umem->user->locked_vm, old_npgs,
149c0c77d8fSBjörn Töpel 				     new_npgs) != old_npgs);
150c0c77d8fSBjörn Töpel 	return 0;
151c0c77d8fSBjörn Töpel }
152c0c77d8fSBjörn Töpel 
153a49049eaSBjörn Töpel static int xdp_umem_reg(struct xdp_umem *umem, struct xdp_umem_reg *mr)
154c0c77d8fSBjörn Töpel {
1552b1667e5SBjörn Töpel 	u32 npgs_rem, chunk_size = mr->chunk_size, headroom = mr->headroom;
156c05cd364SKevin Laatz 	bool unaligned_chunks = mr->flags & XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG;
157b16a87d0SBjörn Töpel 	u64 npgs, addr = mr->addr, size = mr->len;
1582b1667e5SBjörn Töpel 	unsigned int chunks, chunks_rem;
15999e3a236SMagnus Karlsson 	int err;
160c0c77d8fSBjörn Töpel 
161bbff2f32SBjörn Töpel 	if (chunk_size < XDP_UMEM_MIN_CHUNK_SIZE || chunk_size > PAGE_SIZE) {
162c0c77d8fSBjörn Töpel 		/* Strictly speaking we could support this, if:
163c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * - huge pages, or*
164c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * - using an IOMMU, or
165c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * - making sure the memory area is consecutive
166c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * but for now, we simply say "computer says no".
167c0c77d8fSBjörn Töpel 		 */
168c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
169c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
170c0c77d8fSBjörn Töpel 
171c2d3d6a4SMagnus Karlsson 	if (mr->flags & ~XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG)
172c05cd364SKevin Laatz 		return -EINVAL;
173c05cd364SKevin Laatz 
174c05cd364SKevin Laatz 	if (!unaligned_chunks && !is_power_of_2(chunk_size))
175c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
176c0c77d8fSBjörn Töpel 
177c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (!PAGE_ALIGNED(addr)) {
178c0c77d8fSBjörn Töpel 		/* Memory area has to be page size aligned. For
179c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * simplicity, this might change.
180c0c77d8fSBjörn Töpel 		 */
181c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
182c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
183c0c77d8fSBjörn Töpel 
184c0c77d8fSBjörn Töpel 	if ((addr + size) < addr)
185c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
186c0c77d8fSBjörn Töpel 
1872b1667e5SBjörn Töpel 	npgs = div_u64_rem(size, PAGE_SIZE, &npgs_rem);
1882b1667e5SBjörn Töpel 	if (npgs_rem)
1892b1667e5SBjörn Töpel 		npgs++;
190b16a87d0SBjörn Töpel 	if (npgs > U32_MAX)
191b16a87d0SBjörn Töpel 		return -EINVAL;
192b16a87d0SBjörn Töpel 
1932b1667e5SBjörn Töpel 	chunks = (unsigned int)div_u64_rem(size, chunk_size, &chunks_rem);
194bbff2f32SBjörn Töpel 	if (chunks == 0)
195c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
196c0c77d8fSBjörn Töpel 
1972b1667e5SBjörn Töpel 	if (!unaligned_chunks && chunks_rem)
198c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
199c0c77d8fSBjörn Töpel 
20099e3a236SMagnus Karlsson 	if (headroom >= chunk_size - XDP_PACKET_HEADROOM)
201c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
202c0c77d8fSBjörn Töpel 
20393ee30f3SMagnus Karlsson 	umem->size = size;
204bbff2f32SBjörn Töpel 	umem->headroom = headroom;
2052b43470aSBjörn Töpel 	umem->chunk_size = chunk_size;
2061c1efc2aSMagnus Karlsson 	umem->chunks = chunks;
207b16a87d0SBjörn Töpel 	umem->npgs = (u32)npgs;
208c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->pgs = NULL;
209c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->user = NULL;
210c05cd364SKevin Laatz 	umem->flags = mr->flags;
211c0c77d8fSBjörn Töpel 
212921b6869SMagnus Karlsson 	INIT_LIST_HEAD(&umem->xsk_dma_list);
213d3b42f14SBjörn Töpel 	refcount_set(&umem->users, 1);
214c0c77d8fSBjörn Töpel 
215c0c77d8fSBjörn Töpel 	err = xdp_umem_account_pages(umem);
216c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (err)
217044175a0SBjörn Töpel 		return err;
218c0c77d8fSBjörn Töpel 
21907bf2d97SMagnus Karlsson 	err = xdp_umem_pin_pages(umem, (unsigned long)addr);
220c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (err)
221c0c77d8fSBjörn Töpel 		goto out_account;
2228aef7340SBjörn Töpel 
2237f7ffa4eSMagnus Karlsson 	err = xdp_umem_addr_map(umem, umem->pgs, umem->npgs);
2247f7ffa4eSMagnus Karlsson 	if (err)
2257f7ffa4eSMagnus Karlsson 		goto out_unpin;
2267f7ffa4eSMagnus Karlsson 
227c0c77d8fSBjörn Töpel 	return 0;
228c0c77d8fSBjörn Töpel 
2297f7ffa4eSMagnus Karlsson out_unpin:
2307f7ffa4eSMagnus Karlsson 	xdp_umem_unpin_pages(umem);
231c0c77d8fSBjörn Töpel out_account:
232c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unaccount_pages(umem);
233c0c77d8fSBjörn Töpel 	return err;
234c0c77d8fSBjörn Töpel }
235965a9909SMagnus Karlsson 
236a49049eaSBjörn Töpel struct xdp_umem *xdp_umem_create(struct xdp_umem_reg *mr)
237a49049eaSBjörn Töpel {
238a49049eaSBjörn Töpel 	struct xdp_umem *umem;
239a49049eaSBjörn Töpel 	int err;
240a49049eaSBjörn Töpel 
241a49049eaSBjörn Töpel 	umem = kzalloc(sizeof(*umem), GFP_KERNEL);
242a49049eaSBjörn Töpel 	if (!umem)
243a49049eaSBjörn Töpel 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
244a49049eaSBjörn Töpel 
245*21f1481aSKe Liu 	err = ida_alloc(&umem_ida, GFP_KERNEL);
24650e74c01SBjörn Töpel 	if (err < 0) {
24750e74c01SBjörn Töpel 		kfree(umem);
24850e74c01SBjörn Töpel 		return ERR_PTR(err);
24950e74c01SBjörn Töpel 	}
25050e74c01SBjörn Töpel 	umem->id = err;
25150e74c01SBjörn Töpel 
252a49049eaSBjörn Töpel 	err = xdp_umem_reg(umem, mr);
253a49049eaSBjörn Töpel 	if (err) {
254*21f1481aSKe Liu 		ida_free(&umem_ida, umem->id);
255a49049eaSBjörn Töpel 		kfree(umem);
256a49049eaSBjörn Töpel 		return ERR_PTR(err);
257a49049eaSBjörn Töpel 	}
258a49049eaSBjörn Töpel 
259a49049eaSBjörn Töpel 	return umem;
260a49049eaSBjörn Töpel }
261