include/linux/bpf.h

   1 /* Copyright (c) 2011-2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   2  *
   3  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   4  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   5  * License as published by the Free Software Foundation.
   6  */
   7 #ifndef _LINUX_BPF_H
   8 #define _LINUX_BPF_H 1
   9
  10 #include <uapi/linux/bpf.h>
  11
  12 #include <linux/workqueue.h>
  13 #include <linux/file.h>
  14 #include <linux/percpu.h>
  15 #include <linux/err.h>
  16 #include <linux/rbtree_latch.h>
  17
  18 struct perf_event;
  19 struct bpf_map;
  20
  21 /* map is generic key/value storage optionally accesible by eBPF programs */
  22 struct bpf_map_ops {
  23         /* funcs callable from userspace (via syscall) */
  24         struct bpf_map *(*map_alloc)(union bpf_attr *attr);
  25         void (*map_release)(struct bpf_map *map, struct file *map_file);
  26         void (*map_free)(struct bpf_map *map);
  27         int (*map_get_next_key)(struct bpf_map *map, void *key, void *next_key);
  28
  29         /* funcs callable from userspace and from eBPF programs */
  30         void *(*map_lookup_elem)(struct bpf_map *map, void *key);
  31         int (*map_update_elem)(struct bpf_map *map, void *key, void *value, u64 flags);
  32         int (*map_delete_elem)(struct bpf_map *map, void *key);
  33
  34         /* funcs called by prog_array and perf_event_array map */
  35         void *(*map_fd_get_ptr)(struct bpf_map *map, struct file *map_file,
  36                                 int fd);
  37         void (*map_fd_put_ptr)(void *ptr);
  38         u32 (*map_gen_lookup)(struct bpf_map *map, struct bpf_insn *insn_buf);
  39         u32 (*map_fd_sys_lookup_elem)(void *ptr);
  40 };
  41
  42 struct bpf_map {
  43         atomic_t refcnt;
  44         enum bpf_map_type map_type;
  45         u32 key_size;
  46         u32 value_size;
  47         u32 max_entries;
  48         u32 map_flags;
  49         u32 pages;
  50         u32 id;
  51         struct user_struct *user;
  52         const struct bpf_map_ops *ops;
  53         struct work_struct work;
  54         atomic_t usercnt;
  55         struct bpf_map *inner_map_meta;
  56 };
  57
  58 /* function argument constraints */
  59 enum bpf_arg_type {
  60         ARG_DONTCARE = 0,       /* unused argument in helper function */
  61
  62         /* the following constraints used to prototype
  63          * bpf_map_lookup/update/delete_elem() functions
  64          */
  65         ARG_CONST_MAP_PTR,      /* const argument used as pointer to bpf_map */
  66         ARG_PTR_TO_MAP_KEY,     /* pointer to stack used as map key */
  67         ARG_PTR_TO_MAP_VALUE,   /* pointer to stack used as map value */
  68
  69         /* the following constraints used to prototype bpf_memcmp() and other
  70          * functions that access data on eBPF program stack
  71          */
  72         ARG_PTR_TO_MEM,         /* pointer to valid memory (stack, packet, map value) */
  73         ARG_PTR_TO_UNINIT_MEM,  /* pointer to memory does not need to be initialized,
  74                                  * helper function must fill all bytes or clear
  75                                  * them in error case.
  76                                  */
  77
  78         ARG_CONST_SIZE,         /* number of bytes accessed from memory */
  79         ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO, /* number of bytes accessed from memory or 0 */
  80
  81         ARG_PTR_TO_CTX,         /* pointer to context */
  82         ARG_ANYTHING,           /* any (initialized) argument is ok */
  83 };
  84
  85 /* type of values returned from helper functions */
  86 enum bpf_return_type {
  87         RET_INTEGER,                    /* function returns integer */
  88         RET_VOID,                       /* function doesn't return anything */
  89         RET_PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,   /* returns a pointer to map elem value or NULL */
  90 };
  91
  92 /* eBPF function prototype used by verifier to allow BPF_CALLs from eBPF programs
  93  * to in-kernel helper functions and for adjusting imm32 field in BPF_CALL
  94  * instructions after verifying
  95  */
  96 struct bpf_func_proto {
  97         u64 (*func)(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5);
  98         bool gpl_only;
  99         bool pkt_access;
 100         enum bpf_return_type ret_type;
 101         enum bpf_arg_type arg1_type;
 102         enum bpf_arg_type arg2_type;
 103         enum bpf_arg_type arg3_type;
 104         enum bpf_arg_type arg4_type;
 105         enum bpf_arg_type arg5_type;
 106 };
 107
 108 /* bpf_context is intentionally undefined structure. Pointer to bpf_context is
 109  * the first argument to eBPF programs.
 110  * For socket filters: 'struct bpf_context *' == 'struct sk_buff *'
 111  */
 112 struct bpf_context;
 113
 114 enum bpf_access_type {
 115         BPF_READ = 1,
 116         BPF_WRITE = 2
 117 };
 118
 119 /* types of values stored in eBPF registers */
 120 enum bpf_reg_type {
 121         NOT_INIT = 0,            /* nothing was written into register */
 122         UNKNOWN_VALUE,           /* reg doesn't contain a valid pointer */
 123         PTR_TO_CTX,              /* reg points to bpf_context */
 124         CONST_PTR_TO_MAP,        /* reg points to struct bpf_map */
 125         PTR_TO_MAP_VALUE,        /* reg points to map element value */
 126         PTR_TO_MAP_VALUE_OR_NULL,/* points to map elem value or NULL */
 127         FRAME_PTR,               /* reg == frame_pointer */
 128         PTR_TO_STACK,            /* reg == frame_pointer + imm */
 129         CONST_IMM,               /* constant integer value */
 130
 131         /* PTR_TO_PACKET represents:
 132          * skb->data
 133          * skb->data + imm
 134          * skb->data + (u16) var
 135          * skb->data + (u16) var + imm
 136          * if (range > 0) then [ptr, ptr + range - off) is safe to access
 137          * if (id > 0) means that some 'var' was added
 138          * if (off > 0) menas that 'imm' was added
 139          */
 140         PTR_TO_PACKET,
 141         PTR_TO_PACKET_END,       /* skb->data + headlen */
 142
 143         /* PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ is used for doing pointer math inside of a map
 144          * elem value.  We only allow this if we can statically verify that
 145          * access from this register are going to fall within the size of the
 146          * map element.
 147          */
 148         PTR_TO_MAP_VALUE_ADJ,
 149 };
 150
 151 struct bpf_prog;
 152
 153 /* The information passed from prog-specific *_is_valid_access
 154  * back to the verifier.
 155  */
 156 struct bpf_insn_access_aux {
 157         enum bpf_reg_type reg_type;
 158         int ctx_field_size;
 159         int converted_op_size;
 160 };
 161
 162 struct bpf_verifier_ops {
 163         /* return eBPF function prototype for verification */
 164         const struct bpf_func_proto *(*get_func_proto)(enum bpf_func_id func_id);
 165
 166         /* return true if 'size' wide access at offset 'off' within bpf_context
 167          * with 'type' (read or write) is allowed
 168          */
 169         bool (*is_valid_access)(int off, int size, enum bpf_access_type type,
 170                                 struct bpf_insn_access_aux *info);
 171         int (*gen_prologue)(struct bpf_insn *insn, bool direct_write,
 172                             const struct bpf_prog *prog);
 173         u32 (*convert_ctx_access)(enum bpf_access_type type,
 174                                   const struct bpf_insn *src,
 175                                   struct bpf_insn *dst,
 176                                   struct bpf_prog *prog);
 177         int (*test_run)(struct bpf_prog *prog, const union bpf_attr *kattr,
 178                         union bpf_attr __user *uattr);
 179 };
 180
 181 struct bpf_prog_aux {
 182         atomic_t refcnt;
 183         u32 used_map_cnt;
 184         u32 max_ctx_offset;
 185         u32 stack_depth;
 186         u32 id;
 187         struct latch_tree_node ksym_tnode;
 188         struct list_head ksym_lnode;
 189         const struct bpf_verifier_ops *ops;
 190         struct bpf_map **used_maps;
 191         struct bpf_prog *prog;
 192         struct user_struct *user;
 193         union {
 194                 struct work_struct work;
 195                 struct rcu_head rcu;
 196         };
 197 };
 198
 199 struct bpf_array {
 200         struct bpf_map map;
 201         u32 elem_size;
 202         /* 'ownership' of prog_array is claimed by the first program that
 203          * is going to use this map or by the first program which FD is stored
 204          * in the map to make sure that all callers and callees have the same
 205          * prog_type and JITed flag
 206          */
 207         enum bpf_prog_type owner_prog_type;
 208         bool owner_jited;
 209         union {
 210                 char value[0] __aligned(8);
 211                 void *ptrs[0] __aligned(8);
 212                 void __percpu *pptrs[0] __aligned(8);
 213         };
 214 };
 215
 216 #define MAX_TAIL_CALL_CNT 32
 217
 218 struct bpf_event_entry {
 219         struct perf_event *event;
 220         struct file *perf_file;
 221         struct file *map_file;
 222         struct rcu_head rcu;
 223 };
 224
 225 u64 bpf_tail_call(u64 ctx, u64 r2, u64 index, u64 r4, u64 r5);
 226 u64 bpf_get_stackid(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5);
 227
 228 bool bpf_prog_array_compatible(struct bpf_array *array, const struct bpf_prog *fp);
 229 int bpf_prog_calc_tag(struct bpf_prog *fp);
 230
 231 const struct bpf_func_proto *bpf_get_trace_printk_proto(void);
 232
 233 typedef unsigned long (*bpf_ctx_copy_t)(void *dst, const void *src,
 234                                         unsigned long off, unsigned long len);
 235
 236 u64 bpf_event_output(struct bpf_map *map, u64 flags, void *meta, u64 meta_size,
 237                      void *ctx, u64 ctx_size, bpf_ctx_copy_t ctx_copy);
 238
 239 int bpf_prog_test_run_xdp(struct bpf_prog *prog, const union bpf_attr *kattr,
 240                           union bpf_attr __user *uattr);
 241 int bpf_prog_test_run_skb(struct bpf_prog *prog, const union bpf_attr *kattr,
 242                           union bpf_attr __user *uattr);
 243
 244 #ifdef CONFIG_BPF_SYSCALL
 245 DECLARE_PER_CPU(int, bpf_prog_active);
 246
 247 #define BPF_PROG_TYPE(_id, _ops) \
 248         extern const struct bpf_verifier_ops _ops;
 249 #define BPF_MAP_TYPE(_id, _ops) \
 250         extern const struct bpf_map_ops _ops;
 251 #include <linux/bpf_types.h>
 252 #undef BPF_PROG_TYPE
 253 #undef BPF_MAP_TYPE
 254
 255 struct bpf_prog *bpf_prog_get(u32 ufd);
 256 struct bpf_prog *bpf_prog_get_type(u32 ufd, enum bpf_prog_type type);
 257 struct bpf_prog * __must_check bpf_prog_add(struct bpf_prog *prog, int i);
 258 void bpf_prog_sub(struct bpf_prog *prog, int i);
 259 struct bpf_prog * __must_check bpf_prog_inc(struct bpf_prog *prog);
 260 void bpf_prog_put(struct bpf_prog *prog);
 261 int __bpf_prog_charge(struct user_struct *user, u32 pages);
 262 void __bpf_prog_uncharge(struct user_struct *user, u32 pages);
 263
 264 struct bpf_map *bpf_map_get_with_uref(u32 ufd);
 265 struct bpf_map *__bpf_map_get(struct fd f);
 266 struct bpf_map * __must_check bpf_map_inc(struct bpf_map *map, bool uref);
 267 void bpf_map_put_with_uref(struct bpf_map *map);
 268 void bpf_map_put(struct bpf_map *map);
 269 int bpf_map_precharge_memlock(u32 pages);
 270 void *bpf_map_area_alloc(size_t size);
 271 void bpf_map_area_free(void *base);
 272
 273 extern int sysctl_unprivileged_bpf_disabled;
 274
 275 int bpf_map_new_fd(struct bpf_map *map);
 276 int bpf_prog_new_fd(struct bpf_prog *prog);
 277
 278 int bpf_obj_pin_user(u32 ufd, const char __user *pathname);
 279 int bpf_obj_get_user(const char __user *pathname);
 280
 281 int bpf_percpu_hash_copy(struct bpf_map *map, void *key, void *value);
 282 int bpf_percpu_array_copy(struct bpf_map *map, void *key, void *value);
 283 int bpf_percpu_hash_update(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
 284                            u64 flags);
 285 int bpf_percpu_array_update(struct bpf_map *map, void *key, void *value,
 286                             u64 flags);
 287
 288 int bpf_stackmap_copy(struct bpf_map *map, void *key, void *value);
 289
 290 int bpf_fd_array_map_update_elem(struct bpf_map *map, struct file *map_file,
 291                                  void *key, void *value, u64 map_flags);
 292 int bpf_fd_array_map_lookup_elem(struct bpf_map *map, void *key, u32 *value);
 293 void bpf_fd_array_map_clear(struct bpf_map *map);
 294 int bpf_fd_htab_map_update_elem(struct bpf_map *map, struct file *map_file,
 295                                 void *key, void *value, u64 map_flags);
 296 int bpf_fd_htab_map_lookup_elem(struct bpf_map *map, void *key, u32 *value);
 297
 298 /* memcpy that is used with 8-byte aligned pointers, power-of-8 size and
 299  * forced to use 'long' read/writes to try to atomically copy long counters.
 300  * Best-effort only.  No barriers here, since it _will_ race with concurrent
 301  * updates from BPF programs. Called from bpf syscall and mostly used with
 302  * size 8 or 16 bytes, so ask compiler to inline it.
 303  */
 304 static inline void bpf_long_memcpy(void *dst, const void *src, u32 size)
 305 {
 306         const long *lsrc = src;
 307         long *ldst = dst;
 308
 309         size /= sizeof(long);
 310         while (size--)
 311                 *ldst++ = *lsrc++;
 312 }
 313
 314 /* verify correctness of eBPF program */
 315 int bpf_check(struct bpf_prog **fp, union bpf_attr *attr);
 316 #else
 317 static inline struct bpf_prog *bpf_prog_get(u32 ufd)
 318 {
 319         return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
 320 }
 321
 322 static inline struct bpf_prog *bpf_prog_get_type(u32 ufd,
 323                                                  enum bpf_prog_type type)
 324 {
 325         return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
 326 }
 327 static inline struct bpf_prog * __must_check bpf_prog_add(struct bpf_prog *prog,
 328                                                           int i)
 329 {
 330         return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
 331 }
 332
 333 static inline void bpf_prog_sub(struct bpf_prog *prog, int i)
 334 {
 335 }
 336
 337 static inline void bpf_prog_put(struct bpf_prog *prog)
 338 {
 339 }
 340
 341 static inline struct bpf_prog * __must_check bpf_prog_inc(struct bpf_prog *prog)
 342 {
 343         return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
 344 }
 345
 346 static inline int __bpf_prog_charge(struct user_struct *user, u32 pages)
 347 {
 348         return 0;
 349 }
 350
 351 static inline void __bpf_prog_uncharge(struct user_struct *user, u32 pages)
 352 {
 353 }
 354 #endif /* CONFIG_BPF_SYSCALL */
 355
 356 /* verifier prototypes for helper functions called from eBPF programs */
 357 extern const struct bpf_func_proto bpf_map_lookup_elem_proto;
 358 extern const struct bpf_func_proto bpf_map_update_elem_proto;
 359 extern const struct bpf_func_proto bpf_map_delete_elem_proto;
 360
 361 extern const struct bpf_func_proto bpf_get_prandom_u32_proto;
 362 extern const struct bpf_func_proto bpf_get_smp_processor_id_proto;
 363 extern const struct bpf_func_proto bpf_get_numa_node_id_proto;
 364 extern const struct bpf_func_proto bpf_tail_call_proto;
 365 extern const struct bpf_func_proto bpf_ktime_get_ns_proto;
 366 extern const struct bpf_func_proto bpf_get_current_pid_tgid_proto;
 367 extern const struct bpf_func_proto bpf_get_current_uid_gid_proto;
 368 extern const struct bpf_func_proto bpf_get_current_comm_proto;
 369 extern const struct bpf_func_proto bpf_skb_vlan_push_proto;
 370 extern const struct bpf_func_proto bpf_skb_vlan_pop_proto;
 371 extern const struct bpf_func_proto bpf_get_stackid_proto;
 372
 373 /* Shared helpers among cBPF and eBPF. */
 374 void bpf_user_rnd_init_once(void);
 375 u64 bpf_user_rnd_u32(u64 r1, u64 r2, u64 r3, u64 r4, u64 r5);
 376
 377 #endif /* _LINUX_BPF_H */