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 26ac98d8aaSMagnus Karlsson void xdp_add_sk_umem(struct xdp_umem *umem, struct xdp_sock *xs) 27ac98d8aaSMagnus Karlsson { 28ac98d8aaSMagnus Karlsson unsigned long flags; 29ac98d8aaSMagnus Karlsson 302afd23f7SMagnus Karlsson if (!xs->tx) 312afd23f7SMagnus Karlsson return; 322afd23f7SMagnus Karlsson 33e4e5aefcSMagnus Karlsson spin_lock_irqsave(&umem->xsk_tx_list_lock, flags); 34e4e5aefcSMagnus Karlsson list_add_rcu(&xs->list, &umem->xsk_tx_list); 35e4e5aefcSMagnus Karlsson spin_unlock_irqrestore(&umem->xsk_tx_list_lock, flags); 36ac98d8aaSMagnus Karlsson } 37ac98d8aaSMagnus Karlsson 38ac98d8aaSMagnus Karlsson void xdp_del_sk_umem(struct xdp_umem *umem, struct xdp_sock *xs) 39ac98d8aaSMagnus Karlsson { 40ac98d8aaSMagnus Karlsson unsigned long flags; 41ac98d8aaSMagnus Karlsson 422afd23f7SMagnus Karlsson if (!xs->tx) 432afd23f7SMagnus Karlsson return; 442afd23f7SMagnus Karlsson 45e4e5aefcSMagnus Karlsson spin_lock_irqsave(&umem->xsk_tx_list_lock, flags); 46ac98d8aaSMagnus Karlsson list_del_rcu(&xs->list); 47e4e5aefcSMagnus Karlsson spin_unlock_irqrestore(&umem->xsk_tx_list_lock, flags); 48ac98d8aaSMagnus Karlsson } 49ac98d8aaSMagnus Karlsson 50c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_unpin_pages(struct xdp_umem *umem) 51c0c77d8fSBjörn Töpel { 52f1f6a7ddSJohn Hubbard unpin_user_pages_dirty_lock(umem->pgs, umem->npgs, true); 53c0c77d8fSBjörn Töpel 54c0c77d8fSBjörn Töpel kfree(umem->pgs); 55c0c77d8fSBjörn Töpel umem->pgs = NULL; 56c0c77d8fSBjörn Töpel } 57c0c77d8fSBjörn Töpel 58c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_unaccount_pages(struct xdp_umem *umem) 59c0c77d8fSBjörn Töpel { 60c09290c5SDaniel Borkmann if (umem->user) { 61c0c77d8fSBjörn Töpel atomic_long_sub(umem->npgs, &umem->user->locked_vm); 62c0c77d8fSBjörn Töpel free_uid(umem->user); 63c0c77d8fSBjörn Töpel } 64c09290c5SDaniel Borkmann } 65c0c77d8fSBjörn Töpel 66c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_release(struct xdp_umem *umem) 67c0c77d8fSBjörn Töpel { 68*c2d3d6a4SMagnus Karlsson umem->zc = false; 6950e74c01SBjörn Töpel ida_simple_remove(&umem_ida, umem->id); 7050e74c01SBjörn Töpel 71c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unpin_pages(umem); 72c0c77d8fSBjörn Töpel 73c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unaccount_pages(umem); 74c0c77d8fSBjörn Töpel kfree(umem); 75c0c77d8fSBjörn Töpel } 76c0c77d8fSBjörn Töpel 77c0c77d8fSBjörn Töpel void xdp_get_umem(struct xdp_umem *umem) 78c0c77d8fSBjörn Töpel { 79d3b42f14SBjörn Töpel refcount_inc(&umem->users); 80c0c77d8fSBjörn Töpel } 81c0c77d8fSBjörn Töpel 82c0c77d8fSBjörn Töpel void xdp_put_umem(struct xdp_umem *umem) 83c0c77d8fSBjörn Töpel { 84c0c77d8fSBjörn Töpel if (!umem) 85c0c77d8fSBjörn Töpel return; 86c0c77d8fSBjörn Töpel 871c1efc2aSMagnus Karlsson if (refcount_dec_and_test(&umem->users)) 881c1efc2aSMagnus Karlsson xdp_umem_release(umem); 89c0c77d8fSBjörn Töpel } 90c0c77d8fSBjörn Töpel 9107bf2d97SMagnus Karlsson static int xdp_umem_pin_pages(struct xdp_umem *umem, unsigned long address) 92c0c77d8fSBjörn Töpel { 93c0c77d8fSBjörn Töpel unsigned int gup_flags = FOLL_WRITE; 94c0c77d8fSBjörn Töpel long npgs; 95c0c77d8fSBjörn Töpel int err; 96c0c77d8fSBjörn Töpel 97a343993cSBjörn Töpel umem->pgs = kcalloc(umem->npgs, sizeof(*umem->pgs), 98a343993cSBjörn Töpel GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN); 99c0c77d8fSBjörn Töpel if (!umem->pgs) 100c0c77d8fSBjörn Töpel return -ENOMEM; 101c0c77d8fSBjörn Töpel 102d8ed45c5SMichel Lespinasse mmap_read_lock(current->mm); 10307bf2d97SMagnus Karlsson npgs = pin_user_pages(address, umem->npgs, 104932f4a63SIra Weiny gup_flags | FOLL_LONGTERM, &umem->pgs[0], NULL); 105d8ed45c5SMichel Lespinasse mmap_read_unlock(current->mm); 106c0c77d8fSBjörn Töpel 107c0c77d8fSBjörn Töpel if (npgs != umem->npgs) { 108c0c77d8fSBjörn Töpel if (npgs >= 0) { 109c0c77d8fSBjörn Töpel umem->npgs = npgs; 110c0c77d8fSBjörn Töpel err = -ENOMEM; 111c0c77d8fSBjörn Töpel goto out_pin; 112c0c77d8fSBjörn Töpel } 113c0c77d8fSBjörn Töpel err = npgs; 114c0c77d8fSBjörn Töpel goto out_pgs; 115c0c77d8fSBjörn Töpel } 116c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 117c0c77d8fSBjörn Töpel 118c0c77d8fSBjörn Töpel out_pin: 119c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unpin_pages(umem); 120c0c77d8fSBjörn Töpel out_pgs: 121c0c77d8fSBjörn Töpel kfree(umem->pgs); 122c0c77d8fSBjörn Töpel umem->pgs = NULL; 123c0c77d8fSBjörn Töpel return err; 124c0c77d8fSBjörn Töpel } 125c0c77d8fSBjörn Töpel 126c0c77d8fSBjörn Töpel static int xdp_umem_account_pages(struct xdp_umem *umem) 127c0c77d8fSBjörn Töpel { 128c0c77d8fSBjörn Töpel unsigned long lock_limit, new_npgs, old_npgs; 129c0c77d8fSBjörn Töpel 130c0c77d8fSBjörn Töpel if (capable(CAP_IPC_LOCK)) 131c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 132c0c77d8fSBjörn Töpel 133c0c77d8fSBjörn Töpel lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT; 134c0c77d8fSBjörn Töpel umem->user = get_uid(current_user()); 135c0c77d8fSBjörn Töpel 136c0c77d8fSBjörn Töpel do { 137c0c77d8fSBjörn Töpel old_npgs = atomic_long_read(&umem->user->locked_vm); 138c0c77d8fSBjörn Töpel new_npgs = old_npgs + umem->npgs; 139c0c77d8fSBjörn Töpel if (new_npgs > lock_limit) { 140c0c77d8fSBjörn Töpel free_uid(umem->user); 141c0c77d8fSBjörn Töpel umem->user = NULL; 142c0c77d8fSBjörn Töpel return -ENOBUFS; 143c0c77d8fSBjörn Töpel } 144c0c77d8fSBjörn Töpel } while (atomic_long_cmpxchg(&umem->user->locked_vm, old_npgs, 145c0c77d8fSBjörn Töpel new_npgs) != old_npgs); 146c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 147c0c77d8fSBjörn Töpel } 148c0c77d8fSBjörn Töpel 149a49049eaSBjörn Töpel static int xdp_umem_reg(struct xdp_umem *umem, struct xdp_umem_reg *mr) 150c0c77d8fSBjörn Töpel { 151c05cd364SKevin Laatz bool unaligned_chunks = mr->flags & XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG; 152bbff2f32SBjörn Töpel u32 chunk_size = mr->chunk_size, headroom = mr->headroom; 153b16a87d0SBjörn Töpel u64 npgs, addr = mr->addr, size = mr->len; 154bbff2f32SBjörn Töpel unsigned int chunks, chunks_per_page; 15599e3a236SMagnus Karlsson int err; 156c0c77d8fSBjörn Töpel 157bbff2f32SBjörn Töpel if (chunk_size < XDP_UMEM_MIN_CHUNK_SIZE || chunk_size > PAGE_SIZE) { 158c0c77d8fSBjörn Töpel /* Strictly speaking we could support this, if: 159c0c77d8fSBjörn Töpel * - huge pages, or* 160c0c77d8fSBjörn Töpel * - using an IOMMU, or 161c0c77d8fSBjörn Töpel * - making sure the memory area is consecutive 162c0c77d8fSBjörn Töpel * but for now, we simply say "computer says no". 163c0c77d8fSBjörn Töpel */ 164c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 165c0c77d8fSBjörn Töpel } 166c0c77d8fSBjörn Töpel 167*c2d3d6a4SMagnus Karlsson if (mr->flags & ~XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG) 168c05cd364SKevin Laatz return -EINVAL; 169c05cd364SKevin Laatz 170c05cd364SKevin Laatz if (!unaligned_chunks && !is_power_of_2(chunk_size)) 171c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 172c0c77d8fSBjörn Töpel 173c0c77d8fSBjörn Töpel if (!PAGE_ALIGNED(addr)) { 174c0c77d8fSBjörn Töpel /* Memory area has to be page size aligned. For 175c0c77d8fSBjörn Töpel * simplicity, this might change. 176c0c77d8fSBjörn Töpel */ 177c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 178c0c77d8fSBjörn Töpel } 179c0c77d8fSBjörn Töpel 180c0c77d8fSBjörn Töpel if ((addr + size) < addr) 181c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 182c0c77d8fSBjörn Töpel 1837d877c35SPavel Machek npgs = size >> PAGE_SHIFT; 184b16a87d0SBjörn Töpel if (npgs > U32_MAX) 185b16a87d0SBjörn Töpel return -EINVAL; 186b16a87d0SBjörn Töpel 187bbff2f32SBjörn Töpel chunks = (unsigned int)div_u64(size, chunk_size); 188bbff2f32SBjörn Töpel if (chunks == 0) 189c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 190c0c77d8fSBjörn Töpel 191c05cd364SKevin Laatz if (!unaligned_chunks) { 192bbff2f32SBjörn Töpel chunks_per_page = PAGE_SIZE / chunk_size; 193bbff2f32SBjörn Töpel if (chunks < chunks_per_page || chunks % chunks_per_page) 194c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 195c05cd364SKevin Laatz } 196c0c77d8fSBjörn Töpel 19799e3a236SMagnus Karlsson if (headroom >= chunk_size - XDP_PACKET_HEADROOM) 198c0c77d8fSBjörn Töpel return -EINVAL; 199c0c77d8fSBjörn Töpel 20093ee30f3SMagnus Karlsson umem->size = size; 201bbff2f32SBjörn Töpel umem->headroom = headroom; 2022b43470aSBjörn Töpel umem->chunk_size = chunk_size; 2031c1efc2aSMagnus Karlsson umem->chunks = chunks; 204b16a87d0SBjörn Töpel umem->npgs = (u32)npgs; 205c0c77d8fSBjörn Töpel umem->pgs = NULL; 206c0c77d8fSBjörn Töpel umem->user = NULL; 207c05cd364SKevin Laatz umem->flags = mr->flags; 208e4e5aefcSMagnus Karlsson INIT_LIST_HEAD(&umem->xsk_tx_list); 209e4e5aefcSMagnus Karlsson spin_lock_init(&umem->xsk_tx_list_lock); 210c0c77d8fSBjörn Töpel 211d3b42f14SBjörn Töpel refcount_set(&umem->users, 1); 212c0c77d8fSBjörn Töpel 213c0c77d8fSBjörn Töpel err = xdp_umem_account_pages(umem); 214c0c77d8fSBjörn Töpel if (err) 215044175a0SBjörn Töpel return err; 216c0c77d8fSBjörn Töpel 21707bf2d97SMagnus Karlsson err = xdp_umem_pin_pages(umem, (unsigned long)addr); 218c0c77d8fSBjörn Töpel if (err) 219c0c77d8fSBjörn Töpel goto out_account; 2208aef7340SBjörn Töpel 221c0c77d8fSBjörn Töpel return 0; 222c0c77d8fSBjörn Töpel 223c0c77d8fSBjörn Töpel out_account: 224c0c77d8fSBjörn Töpel xdp_umem_unaccount_pages(umem); 225c0c77d8fSBjörn Töpel return err; 226c0c77d8fSBjörn Töpel } 227965a9909SMagnus Karlsson 228a49049eaSBjörn Töpel struct xdp_umem *xdp_umem_create(struct xdp_umem_reg *mr) 229a49049eaSBjörn Töpel { 230a49049eaSBjörn Töpel struct xdp_umem *umem; 231a49049eaSBjörn Töpel int err; 232a49049eaSBjörn Töpel 233a49049eaSBjörn Töpel umem = kzalloc(sizeof(*umem), GFP_KERNEL); 234a49049eaSBjörn Töpel if (!umem) 235a49049eaSBjörn Töpel return ERR_PTR(-ENOMEM); 236a49049eaSBjörn Töpel 23750e74c01SBjörn Töpel err = ida_simple_get(&umem_ida, 0, 0, GFP_KERNEL); 23850e74c01SBjörn Töpel if (err < 0) { 23950e74c01SBjörn Töpel kfree(umem); 24050e74c01SBjörn Töpel return ERR_PTR(err); 24150e74c01SBjörn Töpel } 24250e74c01SBjörn Töpel umem->id = err; 24350e74c01SBjörn Töpel 244a49049eaSBjörn Töpel err = xdp_umem_reg(umem, mr); 245a49049eaSBjörn Töpel if (err) { 24650e74c01SBjörn Töpel ida_simple_remove(&umem_ida, umem->id); 247a49049eaSBjörn Töpel kfree(umem); 248a49049eaSBjörn Töpel return ERR_PTR(err); 249a49049eaSBjörn Töpel } 250a49049eaSBjörn Töpel 251a49049eaSBjörn Töpel return umem; 252a49049eaSBjörn Töpel } 253