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> 14c0c77d8fSBjörn Töpel 15c0c77d8fSBjörn Töpel #include "xdp_umem.h" 16c0c77d8fSBjörn Töpel 17*bbff2f32SBjörn Töpel #define XDP_UMEM_MIN_CHUNK_SIZE 2048 18c0c77d8fSBjörn Töpel 19c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_unpin_pages(struct xdp_umem *umem) 20c0c77d8fSBjörn Töpel { 21c0c77d8fSBjörn Töpel unsigned int i; 22c0c77d8fSBjörn Töpel 23c0c77d8fSBjörn Töpel for (i = 0; i < umem->npgs; i++) { 24c0c77d8fSBjörn Töpel struct page *page = umem->pgs[i]; 25c0c77d8fSBjörn Töpel 26c0c77d8fSBjörn Töpel set_page_dirty_lock(page); 27c0c77d8fSBjörn Töpel put_page(page); 28c0c77d8fSBjörn Töpel } 29c0c77d8fSBjörn Töpel 30c0c77d8fSBjörn Töpel kfree(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 { 36c0c77d8fSBjörn Töpel atomic_long_sub(umem->npgs, &umem->user->locked_vm); 37c0c77d8fSBjörn Töpel free_uid(umem->user); 38c0c77d8fSBjörn Töpel } 39c0c77d8fSBjörn Töpel 40c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_release(struct xdp_umem *umem) 41c0c77d8fSBjörn Töpel { 42c0c77d8fSBjörn Töpel struct task_struct *task; 43c0c77d8fSBjörn Töpel struct mm_struct *mm; 44c0c77d8fSBjörn Töpel 45423f3832SMagnus Karlsson if (umem->fq) { 46423f3832SMagnus Karlsson xskq_destroy(umem->fq); 47423f3832SMagnus Karlsson umem->fq = NULL; 48423f3832SMagnus Karlsson } 49423f3832SMagnus Karlsson 50fe230832SMagnus Karlsson if (umem->cq) { 51fe230832SMagnus Karlsson xskq_destroy(umem->cq); 52fe230832SMagnus Karlsson umem->cq = NULL; 53fe230832SMagnus Karlsson } 54fe230832SMagnus Karlsson 55c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unpin_pages(umem); 56c0c77d8fSBjörn Töpel 57c0c77d8fSBjörn Töpel task = get_pid_task(umem->pid, PIDTYPE_PID); 58c0c77d8fSBjörn Töpel put_pid(umem->pid); 59c0c77d8fSBjörn Töpel if (!task) 60c0c77d8fSBjörn Töpel goto out; 61c0c77d8fSBjörn Töpel mm = get_task_mm(task); 62c0c77d8fSBjörn Töpel put_task_struct(task); 63c0c77d8fSBjörn Töpel if (!mm) 64c0c77d8fSBjörn Töpel goto out; 65c0c77d8fSBjörn Töpel 66c0c77d8fSBjörn Töpel mmput(mm); 67c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unaccount_pages(umem); 68c0c77d8fSBjörn Töpel out: 69c0c77d8fSBjörn Töpel kfree(umem); 70c0c77d8fSBjörn Töpel } 71c0c77d8fSBjörn Töpel 72c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_release_deferred(struct work_struct *work) 73c0c77d8fSBjörn Töpel { 74c0c77d8fSBjörn Töpel struct xdp_umem *umem = container_of(work, struct xdp_umem, work); 75c0c77d8fSBjörn Töpel 76c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_release(umem); 77c0c77d8fSBjörn Töpel } 78c0c77d8fSBjörn Töpel 79c0c77d8fSBjörn Töpel void xdp_get_umem(struct xdp_umem *umem) 80c0c77d8fSBjörn Töpel { 81d3b42f14SBjörn Töpel refcount_inc(&umem->users); 82c0c77d8fSBjörn Töpel } 83c0c77d8fSBjörn Töpel 84c0c77d8fSBjörn Töpel void xdp_put_umem(struct xdp_umem *umem) 85c0c77d8fSBjörn Töpel { 86c0c77d8fSBjörn Töpel if (!umem) 87c0c77d8fSBjörn Töpel return; 88c0c77d8fSBjörn Töpel 89d3b42f14SBjörn Töpel if (refcount_dec_and_test(&umem->users)) { 90c0c77d8fSBjörn Töpel INIT_WORK(&umem->work, xdp_umem_release_deferred); 91c0c77d8fSBjörn Töpel schedule_work(&umem->work); 92c0c77d8fSBjörn Töpel } 93c0c77d8fSBjörn Töpel } 94c0c77d8fSBjörn Töpel 95c0c77d8fSBjörn Töpel static int xdp_umem_pin_pages(struct xdp_umem *umem) 96c0c77d8fSBjörn Töpel { 97c0c77d8fSBjörn Töpel unsigned int gup_flags = FOLL_WRITE; 98c0c77d8fSBjörn Töpel long npgs; 99c0c77d8fSBjörn Töpel int err; 100c0c77d8fSBjörn Töpel 101c0c77d8fSBjörn Töpel umem->pgs = kcalloc(umem->npgs, sizeof(*umem->pgs), GFP_KERNEL); 102c0c77d8fSBjörn Töpel if (!umem->pgs) 103c0c77d8fSBjörn Töpel return -ENOMEM; 104c0c77d8fSBjörn Töpel 105c0c77d8fSBjörn Töpel down_write(¤t->mm->mmap_sem); 106c0c77d8fSBjörn Töpel npgs = get_user_pages(umem->address, umem->npgs, 107c0c77d8fSBjörn Töpel gup_flags, &umem->pgs[0], NULL); 108c0c77d8fSBjörn Töpel up_write(¤t->mm->mmap_sem); 109c0c77d8fSBjörn Töpel 110c0c77d8fSBjörn Töpel if (npgs != umem->npgs) { 111c0c77d8fSBjörn Töpel if (npgs >= 0) { 112c0c77d8fSBjörn Töpel umem->npgs = npgs; 113c0c77d8fSBjörn Töpel err = -ENOMEM; 114c0c77d8fSBjörn Töpel goto out_pin; 115c0c77d8fSBjörn Töpel } 116c0c77d8fSBjörn Töpel err = npgs; 117c0c77d8fSBjörn Töpel goto out_pgs; 118c0c77d8fSBjörn Töpel } 119c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 120c0c77d8fSBjörn Töpel 121c0c77d8fSBjörn Töpel out_pin: 122c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unpin_pages(umem); 123c0c77d8fSBjörn Töpel out_pgs: 124c0c77d8fSBjörn Töpel kfree(umem->pgs); 125c0c77d8fSBjörn Töpel umem->pgs = NULL; 126c0c77d8fSBjörn Töpel return err; 127c0c77d8fSBjörn Töpel } 128c0c77d8fSBjörn Töpel 129c0c77d8fSBjörn Töpel static int xdp_umem_account_pages(struct xdp_umem *umem) 130c0c77d8fSBjörn Töpel { 131c0c77d8fSBjörn Töpel unsigned long lock_limit, new_npgs, old_npgs; 132c0c77d8fSBjörn Töpel 133c0c77d8fSBjörn Töpel if (capable(CAP_IPC_LOCK)) 134c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 135c0c77d8fSBjörn Töpel 136c0c77d8fSBjörn Töpel lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT; 137c0c77d8fSBjörn Töpel umem->user = get_uid(current_user()); 138c0c77d8fSBjörn Töpel 139c0c77d8fSBjörn Töpel do { 140c0c77d8fSBjörn Töpel old_npgs = atomic_long_read(&umem->user->locked_vm); 141c0c77d8fSBjörn Töpel new_npgs = old_npgs + umem->npgs; 142c0c77d8fSBjörn Töpel if (new_npgs > lock_limit) { 143c0c77d8fSBjörn Töpel free_uid(umem->user); 144c0c77d8fSBjörn Töpel umem->user = NULL; 145c0c77d8fSBjörn Töpel return -ENOBUFS; 146c0c77d8fSBjörn Töpel } 147c0c77d8fSBjörn Töpel } while (atomic_long_cmpxchg(&umem->user->locked_vm, old_npgs, 148c0c77d8fSBjörn Töpel new_npgs) != old_npgs); 149c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 150c0c77d8fSBjörn Töpel } 151c0c77d8fSBjörn Töpel 152a49049eaSBjörn Töpel static int xdp_umem_reg(struct xdp_umem *umem, struct xdp_umem_reg *mr) 153c0c77d8fSBjörn Töpel { 154*bbff2f32SBjörn Töpel u32 chunk_size = mr->chunk_size, headroom = mr->headroom; 155*bbff2f32SBjörn Töpel unsigned int chunks, chunks_per_page; 156c0c77d8fSBjörn Töpel u64 addr = mr->addr, size = mr->len; 157c0c77d8fSBjörn Töpel int size_chk, err; 158c0c77d8fSBjörn Töpel 159*bbff2f32SBjörn Töpel if (chunk_size < XDP_UMEM_MIN_CHUNK_SIZE || chunk_size > PAGE_SIZE) { 160c0c77d8fSBjörn Töpel /* Strictly speaking we could support this, if: 161c0c77d8fSBjörn Töpel * - huge pages, or* 162c0c77d8fSBjörn Töpel * - using an IOMMU, or 163c0c77d8fSBjörn Töpel * - making sure the memory area is consecutive 164c0c77d8fSBjörn Töpel * but for now, we simply say "computer says no". 165c0c77d8fSBjörn Töpel */ 166c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 167c0c77d8fSBjörn Töpel } 168c0c77d8fSBjörn Töpel 169*bbff2f32SBjörn Töpel if (!is_power_of_2(chunk_size)) 170c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 171c0c77d8fSBjörn Töpel 172c0c77d8fSBjörn Töpel if (!PAGE_ALIGNED(addr)) { 173c0c77d8fSBjörn Töpel /* Memory area has to be page size aligned. For 174c0c77d8fSBjörn Töpel * simplicity, this might change. 175c0c77d8fSBjörn Töpel */ 176c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 177c0c77d8fSBjörn Töpel } 178c0c77d8fSBjörn Töpel 179c0c77d8fSBjörn Töpel if ((addr + size) < addr) 180c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 181c0c77d8fSBjörn Töpel 182*bbff2f32SBjörn Töpel chunks = (unsigned int)div_u64(size, chunk_size); 183*bbff2f32SBjörn Töpel if (chunks == 0) 184c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 185c0c77d8fSBjörn Töpel 186*bbff2f32SBjörn Töpel chunks_per_page = PAGE_SIZE / chunk_size; 187*bbff2f32SBjörn Töpel if (chunks < chunks_per_page || chunks % chunks_per_page) 188c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 189c0c77d8fSBjörn Töpel 190*bbff2f32SBjörn Töpel headroom = ALIGN(headroom, 64); 191c0c77d8fSBjörn Töpel 192*bbff2f32SBjörn Töpel size_chk = chunk_size - headroom - XDP_PACKET_HEADROOM; 193c0c77d8fSBjörn Töpel if (size_chk < 0) 194c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 195c0c77d8fSBjörn Töpel 196c0c77d8fSBjörn Töpel umem->pid = get_task_pid(current, PIDTYPE_PID); 197c0c77d8fSBjörn Töpel umem->address = (unsigned long)addr; 198*bbff2f32SBjörn Töpel umem->props.chunk_mask = ~((u64)chunk_size - 1); 199*bbff2f32SBjörn Töpel umem->props.size = size; 200*bbff2f32SBjörn Töpel umem->headroom = headroom; 201*bbff2f32SBjörn Töpel umem->chunk_size_nohr = chunk_size - headroom; 202c0c77d8fSBjörn Töpel umem->npgs = size / PAGE_SIZE; 203c0c77d8fSBjörn Töpel umem->pgs = NULL; 204c0c77d8fSBjörn Töpel umem->user = NULL; 205c0c77d8fSBjörn Töpel 206d3b42f14SBjörn Töpel refcount_set(&umem->users, 1); 207c0c77d8fSBjörn Töpel 208c0c77d8fSBjörn Töpel err = xdp_umem_account_pages(umem); 209c0c77d8fSBjörn Töpel if (err) 210c0c77d8fSBjörn Töpel goto out; 211c0c77d8fSBjörn Töpel 212c0c77d8fSBjörn Töpel err = xdp_umem_pin_pages(umem); 213c0c77d8fSBjörn Töpel if (err) 214c0c77d8fSBjörn Töpel goto out_account; 215c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 216c0c77d8fSBjörn Töpel 217c0c77d8fSBjörn Töpel out_account: 218c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unaccount_pages(umem); 219c0c77d8fSBjörn Töpel out: 220c0c77d8fSBjörn Töpel put_pid(umem->pid); 221c0c77d8fSBjörn Töpel return err; 222c0c77d8fSBjörn Töpel } 223965a9909SMagnus Karlsson 224a49049eaSBjörn Töpel struct xdp_umem *xdp_umem_create(struct xdp_umem_reg *mr) 225a49049eaSBjörn Töpel { 226a49049eaSBjörn Töpel struct xdp_umem *umem; 227a49049eaSBjörn Töpel int err; 228a49049eaSBjörn Töpel 229a49049eaSBjörn Töpel umem = kzalloc(sizeof(*umem), GFP_KERNEL); 230a49049eaSBjörn Töpel if (!umem) 231a49049eaSBjörn Töpel return ERR_PTR(-ENOMEM); 232a49049eaSBjörn Töpel 233a49049eaSBjörn Töpel err = xdp_umem_reg(umem, mr); 234a49049eaSBjörn Töpel if (err) { 235a49049eaSBjörn Töpel kfree(umem); 236a49049eaSBjörn Töpel return ERR_PTR(err); 237a49049eaSBjörn Töpel } 238a49049eaSBjörn Töpel 239a49049eaSBjörn Töpel return umem; 240a49049eaSBjörn Töpel } 241a49049eaSBjörn Töpel 242965a9909SMagnus Karlsson bool xdp_umem_validate_queues(struct xdp_umem *umem) 243965a9909SMagnus Karlsson { 244da60cf00SBjörn Töpel return umem->fq && umem->cq; 245965a9909SMagnus Karlsson } 246