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 xdp_sock *xs)
 309 {
 310         struct net_device *dev = xs->dev;
 311
 312         return dev->netdev_ops->ndo_xsk_wakeup(dev, xs->queue_id,
 313                                                XDP_WAKEUP_TX);
 314 }
 315
 316 static void xsk_destruct_skb(struct sk_buff *skb)
 317 {
 318         u64 addr = (u64)(long)skb_shinfo(skb)->destructor_arg;
 319         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(skb->sk);
 320         unsigned long flags;
 321
 322         spin_lock_irqsave(&xs->tx_completion_lock, flags);
 323         WARN_ON_ONCE(xskq_produce_addr(xs->umem->cq, addr));
 324         spin_unlock_irqrestore(&xs->tx_completion_lock, flags);
 325
 326         sock_wfree(skb);
 327 }
 328
 329 static int xsk_generic_xmit(struct sock *sk)
 330 {
 331         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 332         u32 max_batch = TX_BATCH_SIZE;
 333         bool sent_frame = false;
 334         struct xdp_desc desc;
 335         struct sk_buff *skb;
 336         int err = 0;
 337
 338         mutex_lock(&xs->mutex);
 339
 340         if (xs->queue_id >= xs->dev->real_num_tx_queues)
 341                 goto out;
 342
 343         while (xskq_peek_desc(xs->tx, &desc, xs->umem)) {
 344                 char *buffer;
 345                 u64 addr;
 346                 u32 len;
 347
 348                 if (max_batch-- == 0) {
 349                         err = -EAGAIN;
 350                         goto out;
 351                 }
 352
 353                 len = desc.len;
 354                 skb = sock_alloc_send_skb(sk, len, 1, &err);
 355                 if (unlikely(!skb)) {
 356                         err = -EAGAIN;
 357                         goto out;
 358                 }
 359
 360                 skb_put(skb, len);
 361                 addr = desc.addr;
 362                 buffer = xdp_umem_get_data(xs->umem, addr);
 363                 err = skb_store_bits(skb, 0, buffer, len);
 364                 if (unlikely(err) || xskq_reserve_addr(xs->umem->cq)) {
 365                         kfree_skb(skb);
 366                         goto out;
 367                 }
 368
 369                 skb->dev = xs->dev;
 370                 skb->priority = sk->sk_priority;
 371                 skb->mark = sk->sk_mark;
 372                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = (void *)(long)desc.addr;
 373                 skb->destructor = xsk_destruct_skb;
 374
 375                 err = dev_direct_xmit(skb, xs->queue_id);
 376                 xskq_discard_desc(xs->tx);
 377                 /* Ignore NET_XMIT_CN as packet might have been sent */
 378                 if (err == NET_XMIT_DROP || err == NETDEV_TX_BUSY) {
 379                         /* SKB completed but not sent */
 380                         err = -EBUSY;
 381                         goto out;
 382                 }
 383
 384                 sent_frame = true;
 385         }
 386
 387 out:
 388         if (sent_frame)
 389                 sk->sk_write_space(sk);
 390
 391         mutex_unlock(&xs->mutex);
 392         return err;
 393 }
 394
 395 static int __xsk_sendmsg(struct sock *sk)
 396 {
 397         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 398
 399         if (unlikely(!(xs->dev->flags & IFF_UP)))
 400                 return -ENETDOWN;
 401         if (unlikely(!xs->tx))
 402                 return -ENOBUFS;
 403
 404         return xs->zc ? xsk_zc_xmit(xs) : xsk_generic_xmit(sk);
 405 }
 406
 407 static int xsk_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m, size_t total_len)
 408 {
 409         bool need_wait = !(m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 410         struct sock *sk = sock->sk;
 411         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 412
 413         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 414                 return -ENXIO;
 415         if (unlikely(need_wait))
 416                 return -EOPNOTSUPP;
 417
 418         return __xsk_sendmsg(sk);
 419 }
 420
 421 static unsigned int xsk_poll(struct file *file, struct socket *sock,
 422                              struct poll_table_struct *wait)
 423 {
 424         unsigned int mask = datagram_poll(file, sock, wait);
 425         struct sock *sk = sock->sk;
 426         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 427         struct net_device *dev;
 428         struct xdp_umem *umem;
 429
 430         if (unlikely(!xsk_is_bound(xs)))
 431                 return mask;
 432
 433         dev = xs->dev;
 434         umem = xs->umem;
 435
 436         if (umem->need_wakeup) {
 437                 if (dev->netdev_ops->ndo_xsk_wakeup)
 438                         dev->netdev_ops->ndo_xsk_wakeup(dev, xs->queue_id,
 439                                                         umem->need_wakeup);
 440                 else
 441                         /* Poll needs to drive Tx also in copy mode */
 442                         __xsk_sendmsg(sk);
 443         }
 444
 445         if (xs->rx && !xskq_empty_desc(xs->rx))
 446                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 447         if (xs->tx && !xskq_full_desc(xs->tx))
 448                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 449
 450         return mask;
 451 }
 452
 453 static int xsk_init_queue(u32 entries, struct xsk_queue **queue,
 454                           bool umem_queue)
 455 {
 456         struct xsk_queue *q;
 457
 458         if (entries == 0 || *queue || !is_power_of_2(entries))
 459                 return -EINVAL;
 460
 461         q = xskq_create(entries, umem_queue);
 462         if (!q)
 463                 return -ENOMEM;
 464
 465         /* Make sure queue is ready before it can be seen by others */
 466         smp_wmb();
 467         WRITE_ONCE(*queue, q);
 468         return 0;
 469 }
 470
 471 static void xsk_unbind_dev(struct xdp_sock *xs)
 472 {
 473         struct net_device *dev = xs->dev;
 474
 475         if (xs->state != XSK_BOUND)
 476                 return;
 477         WRITE_ONCE(xs->state, XSK_UNBOUND);
 478
 479         /* Wait for driver to stop using the xdp socket. */
 480         xdp_del_sk_umem(xs->umem, xs);
 481         xs->dev = NULL;
 482         synchronize_net();
 483         dev_put(dev);
 484 }
 485
 486 static struct xsk_map *xsk_get_map_list_entry(struct xdp_sock *xs,
 487                                               struct xdp_sock ***map_entry)
 488 {
 489         struct xsk_map *map = NULL;
 490         struct xsk_map_node *node;
 491
 492         *map_entry = NULL;
 493
 494         spin_lock_bh(&xs->map_list_lock);
 495         node = list_first_entry_or_null(&xs->map_list, struct xsk_map_node,
 496                                         node);
 497         if (node) {
 498                 WARN_ON(xsk_map_inc(node->map));
 499                 map = node->map;
 500                 *map_entry = node->map_entry;
 501         }
 502         spin_unlock_bh(&xs->map_list_lock);
 503         return map;
 504 }
 505
 506 static void xsk_delete_from_maps(struct xdp_sock *xs)
 507 {
 508         /* This function removes the current XDP socket from all the
 509          * maps it resides in. We need to take extra care here, due to
 510          * the two locks involved. Each map has a lock synchronizing
 511          * updates to the entries, and each socket has a lock that
 512          * synchronizes access to the list of maps (map_list). For
 513          * deadlock avoidance the locks need to be taken in the order
 514          * "map lock"->"socket map list lock". We start off by
 515          * accessing the socket map list, and take a reference to the
 516          * map to guarantee existence between the
 517          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete()
 518          * calls. Then we ask the map to remove the socket, which
 519          * tries to remove the socket from the map. Note that there
 520          * might be updates to the map between
 521          * xsk_get_map_list_entry() and xsk_map_try_sock_delete().
 522          */
 523         struct xdp_sock **map_entry = NULL;
 524         struct xsk_map *map;
 525
 526         while ((map = xsk_get_map_list_entry(xs, &map_entry))) {
 527                 xsk_map_try_sock_delete(map, xs, map_entry);
 528                 xsk_map_put(map);
 529         }
 530 }
 531
 532 static int xsk_release(struct socket *sock)
 533 {
 534         struct sock *sk = sock->sk;
 535         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 536         struct net *net;
 537
 538         if (!sk)
 539                 return 0;
 540
 541         net = sock_net(sk);
 542
 543         mutex_lock(&net->xdp.lock);
 544         sk_del_node_init_rcu(sk);
 545         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
 546
 547         local_bh_disable();
 548         sock_prot_inuse_add(net, sk->sk_prot, -1);
 549         local_bh_enable();
 550
 551         xsk_delete_from_maps(xs);
 552         mutex_lock(&xs->mutex);
 553         xsk_unbind_dev(xs);
 554         mutex_unlock(&xs->mutex);
 555
 556         xskq_destroy(xs->rx);
 557         xskq_destroy(xs->tx);
 558
 559         sock_orphan(sk);
 560         sock->sk = NULL;
 561
 562         sk_refcnt_debug_release(sk);
 563         sock_put(sk);
 564
 565         return 0;
 566 }
 567
 568 static struct socket *xsk_lookup_xsk_from_fd(int fd)
 569 {
 570         struct socket *sock;
 571         int err;
 572
 573         sock = sockfd_lookup(fd, &err);
 574         if (!sock)
 575                 return ERR_PTR(-ENOTSOCK);
 576
 577         if (sock->sk->sk_family != PF_XDP) {
 578                 sockfd_put(sock);
 579                 return ERR_PTR(-ENOPROTOOPT);
 580         }
 581
 582         return sock;
 583 }
 584
 585 /* Check if umem pages are contiguous.
 586  * If zero-copy mode, use the DMA address to do the page contiguity check
 587  * For all other modes we use addr (kernel virtual address)
 588  * Store the result in the low bits of addr.
 589  */
 590 static void xsk_check_page_contiguity(struct xdp_umem *umem, u32 flags)
 591 {
 592         struct xdp_umem_page *pgs = umem->pages;
 593         int i, is_contig;
 594
 595         for (i = 0; i < umem->npgs - 1; i++) {
 596                 is_contig = (flags & XDP_ZEROCOPY) ?
 597                         (pgs[i].dma + PAGE_SIZE == pgs[i + 1].dma) :
 598                         (pgs[i].addr + PAGE_SIZE == pgs[i + 1].addr);
 599                 pgs[i].addr += is_contig << XSK_NEXT_PG_CONTIG_SHIFT;
 600         }
 601 }
 602
 603 static int xsk_bind(struct socket *sock, struct sockaddr *addr, int addr_len)
 604 {
 605         struct sockaddr_xdp *sxdp = (struct sockaddr_xdp *)addr;
 606         struct sock *sk = sock->sk;
 607         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 608         struct net_device *dev;
 609         u32 flags, qid;
 610         int err = 0;
 611
 612         if (addr_len < sizeof(struct sockaddr_xdp))
 613                 return -EINVAL;
 614         if (sxdp->sxdp_family != AF_XDP)
 615                 return -EINVAL;
 616
 617         flags = sxdp->sxdp_flags;
 618         if (flags & ~(XDP_SHARED_UMEM | XDP_COPY | XDP_ZEROCOPY |
 619                       XDP_USE_NEED_WAKEUP))
 620                 return -EINVAL;
 621
 622         rtnl_lock();
 623         mutex_lock(&xs->mutex);
 624         if (xs->state != XSK_READY) {
 625                 err = -EBUSY;
 626                 goto out_release;
 627         }
 628
 629         dev = dev_get_by_index(sock_net(sk), sxdp->sxdp_ifindex);
 630         if (!dev) {
 631                 err = -ENODEV;
 632                 goto out_release;
 633         }
 634
 635         if (!xs->rx && !xs->tx) {
 636                 err = -EINVAL;
 637                 goto out_unlock;
 638         }
 639
 640         qid = sxdp->sxdp_queue_id;
 641
 642         if (flags & XDP_SHARED_UMEM) {
 643                 struct xdp_sock *umem_xs;
 644                 struct socket *sock;
 645
 646                 if ((flags & XDP_COPY) || (flags & XDP_ZEROCOPY) ||
 647                     (flags & XDP_USE_NEED_WAKEUP)) {
 648                         /* Cannot specify flags for shared sockets. */
 649                         err = -EINVAL;
 650                         goto out_unlock;
 651                 }
 652
 653                 if (xs->umem) {
 654                         /* We have already our own. */
 655                         err = -EINVAL;
 656                         goto out_unlock;
 657                 }
 658
 659                 sock = xsk_lookup_xsk_from_fd(sxdp->sxdp_shared_umem_fd);
 660                 if (IS_ERR(sock)) {
 661                         err = PTR_ERR(sock);
 662                         goto out_unlock;
 663                 }
 664
 665                 umem_xs = xdp_sk(sock->sk);
 666                 if (!xsk_is_bound(umem_xs)) {
 667                         err = -EBADF;
 668                         sockfd_put(sock);
 669                         goto out_unlock;
 670                 }
 671                 if (umem_xs->dev != dev || umem_xs->queue_id != qid) {
 672                         err = -EINVAL;
 673                         sockfd_put(sock);
 674                         goto out_unlock;
 675                 }
 676
 677                 xdp_get_umem(umem_xs->umem);
 678                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem_xs->umem);
 679                 sockfd_put(sock);
 680         } else if (!xs->umem || !xdp_umem_validate_queues(xs->umem)) {
 681                 err = -EINVAL;
 682                 goto out_unlock;
 683         } else {
 684                 /* This xsk has its own umem. */
 685                 xskq_set_umem(xs->umem->fq, xs->umem->size,
 686                               xs->umem->chunk_mask);
 687                 xskq_set_umem(xs->umem->cq, xs->umem->size,
 688                               xs->umem->chunk_mask);
 689
 690                 err = xdp_umem_assign_dev(xs->umem, dev, qid, flags);
 691                 if (err)
 692                         goto out_unlock;
 693
 694                 xsk_check_page_contiguity(xs->umem, flags);
 695         }
 696
 697         xs->dev = dev;
 698         xs->zc = xs->umem->zc;
 699         xs->queue_id = qid;
 700         xskq_set_umem(xs->rx, xs->umem->size, xs->umem->chunk_mask);
 701         xskq_set_umem(xs->tx, xs->umem->size, xs->umem->chunk_mask);
 702         xdp_add_sk_umem(xs->umem, xs);
 703
 704 out_unlock:
 705         if (err) {
 706                 dev_put(dev);
 707         } else {
 708                 /* Matches smp_rmb() in bind() for shared umem
 709                  * sockets, and xsk_is_bound().
 710                  */
 711                 smp_wmb();
 712                 WRITE_ONCE(xs->state, XSK_BOUND);
 713         }
 714 out_release:
 715         mutex_unlock(&xs->mutex);
 716         rtnl_unlock();
 717         return err;
 718 }
 719
 720 struct xdp_umem_reg_v1 {
 721         __u64 addr; /* Start of packet data area */
 722         __u64 len; /* Length of packet data area */
 723         __u32 chunk_size;
 724         __u32 headroom;
 725 };
 726
 727 static int xsk_setsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 728                           char __user *optval, unsigned int optlen)
 729 {
 730         struct sock *sk = sock->sk;
 731         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 732         int err;
 733
 734         if (level != SOL_XDP)
 735                 return -ENOPROTOOPT;
 736
 737         switch (optname) {
 738         case XDP_RX_RING:
 739         case XDP_TX_RING:
 740         {
 741                 struct xsk_queue **q;
 742                 int entries;
 743
 744                 if (optlen < sizeof(entries))
 745                         return -EINVAL;
 746                 if (copy_from_user(&entries, optval, sizeof(entries)))
 747                         return -EFAULT;
 748
 749                 mutex_lock(&xs->mutex);
 750                 if (xs->state != XSK_READY) {
 751                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 752                         return -EBUSY;
 753                 }
 754                 q = (optname == XDP_TX_RING) ? &xs->tx : &xs->rx;
 755                 err = xsk_init_queue(entries, q, false);
 756                 if (!err && optname == XDP_TX_RING)
 757                         /* Tx needs to be explicitly woken up the first time */
 758                         xs->tx->ring->flags |= XDP_RING_NEED_WAKEUP;
 759                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 760                 return err;
 761         }
 762         case XDP_UMEM_REG:
 763         {
 764                 size_t mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg);
 765                 struct xdp_umem_reg mr = {};
 766                 struct xdp_umem *umem;
 767
 768                 if (optlen < sizeof(struct xdp_umem_reg_v1))
 769                         return -EINVAL;
 770                 else if (optlen < sizeof(mr))
 771                         mr_size = sizeof(struct xdp_umem_reg_v1);
 772
 773                 if (copy_from_user(&mr, optval, mr_size))
 774                         return -EFAULT;
 775
 776                 mutex_lock(&xs->mutex);
 777                 if (xs->state != XSK_READY || xs->umem) {
 778                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 779                         return -EBUSY;
 780                 }
 781
 782                 umem = xdp_umem_create(&mr);
 783                 if (IS_ERR(umem)) {
 784                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 785                         return PTR_ERR(umem);
 786                 }
 787
 788                 /* Make sure umem is ready before it can be seen by others */
 789                 smp_wmb();
 790                 WRITE_ONCE(xs->umem, umem);
 791                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 792                 return 0;
 793         }
 794         case XDP_UMEM_FILL_RING:
 795         case XDP_UMEM_COMPLETION_RING:
 796         {
 797                 struct xsk_queue **q;
 798                 int entries;
 799
 800                 if (copy_from_user(&entries, optval, sizeof(entries)))
 801                         return -EFAULT;
 802
 803                 mutex_lock(&xs->mutex);
 804                 if (xs->state != XSK_READY) {
 805                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 806                         return -EBUSY;
 807                 }
 808                 if (!xs->umem) {
 809                         mutex_unlock(&xs->mutex);
 810                         return -EINVAL;
 811                 }
 812
 813                 q = (optname == XDP_UMEM_FILL_RING) ? &xs->umem->fq :
 814                         &xs->umem->cq;
 815                 err = xsk_init_queue(entries, q, true);
 816                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 817                 return err;
 818         }
 819         default:
 820                 break;
 821         }
 822
 823         return -ENOPROTOOPT;
 824 }
 825
 826 static void xsk_enter_rxtx_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 827 {
 828         ring->producer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.producer);
 829         ring->consumer = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, ptrs.consumer);
 830         ring->desc = offsetof(struct xdp_rxtx_ring, desc);
 831 }
 832
 833 static void xsk_enter_umem_offsets(struct xdp_ring_offset_v1 *ring)
 834 {
 835         ring->producer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.producer);
 836         ring->consumer = offsetof(struct xdp_umem_ring, ptrs.consumer);
 837         ring->desc = offsetof(struct xdp_umem_ring, desc);
 838 }
 839
 840 static int xsk_getsockopt(struct socket *sock, int level, int optname,
 841                           char __user *optval, int __user *optlen)
 842 {
 843         struct sock *sk = sock->sk;
 844         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
 845         int len;
 846
 847         if (level != SOL_XDP)
 848                 return -ENOPROTOOPT;
 849
 850         if (get_user(len, optlen))
 851                 return -EFAULT;
 852         if (len < 0)
 853                 return -EINVAL;
 854
 855         switch (optname) {
 856         case XDP_STATISTICS:
 857         {
 858                 struct xdp_statistics stats;
 859
 860                 if (len < sizeof(stats))
 861                         return -EINVAL;
 862
 863                 mutex_lock(&xs->mutex);
 864                 stats.rx_dropped = xs->rx_dropped;
 865                 stats.rx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->rx);
 866                 stats.tx_invalid_descs = xskq_nb_invalid_descs(xs->tx);
 867                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 868
 869                 if (copy_to_user(optval, &stats, sizeof(stats)))
 870                         return -EFAULT;
 871                 if (put_user(sizeof(stats), optlen))
 872                         return -EFAULT;
 873
 874                 return 0;
 875         }
 876         case XDP_MMAP_OFFSETS:
 877         {
 878                 struct xdp_mmap_offsets off;
 879                 struct xdp_mmap_offsets_v1 off_v1;
 880                 bool flags_supported = true;
 881                 void *to_copy;
 882
 883                 if (len < sizeof(off_v1))
 884                         return -EINVAL;
 885                 else if (len < sizeof(off))
 886                         flags_supported = false;
 887
 888                 if (flags_supported) {
 889                         /* xdp_ring_offset is identical to xdp_ring_offset_v1
 890                          * except for the flags field added to the end.
 891                          */
 892                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 893                                                &off.rx);
 894                         xsk_enter_rxtx_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 895                                                &off.tx);
 896                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 897                                                &off.fr);
 898                         xsk_enter_umem_offsets((struct xdp_ring_offset_v1 *)
 899                                                &off.cr);
 900                         off.rx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 901                                                 ptrs.flags);
 902                         off.tx.flags = offsetof(struct xdp_rxtx_ring,
 903                                                 ptrs.flags);
 904                         off.fr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 905                                                 ptrs.flags);
 906                         off.cr.flags = offsetof(struct xdp_umem_ring,
 907                                                 ptrs.flags);
 908
 909                         len = sizeof(off);
 910                         to_copy = &off;
 911                 } else {
 912                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.rx);
 913                         xsk_enter_rxtx_offsets(&off_v1.tx);
 914                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.fr);
 915                         xsk_enter_umem_offsets(&off_v1.cr);
 916
 917                         len = sizeof(off_v1);
 918                         to_copy = &off_v1;
 919                 }
 920
 921                 if (copy_to_user(optval, to_copy, len))
 922                         return -EFAULT;
 923                 if (put_user(len, optlen))
 924                         return -EFAULT;
 925
 926                 return 0;
 927         }
 928         case XDP_OPTIONS:
 929         {
 930                 struct xdp_options opts = {};
 931
 932                 if (len < sizeof(opts))
 933                         return -EINVAL;
 934
 935                 mutex_lock(&xs->mutex);
 936                 if (xs->zc)
 937                         opts.flags |= XDP_OPTIONS_ZEROCOPY;
 938                 mutex_unlock(&xs->mutex);
 939
 940                 len = sizeof(opts);
 941                 if (copy_to_user(optval, &opts, len))
 942                         return -EFAULT;
 943                 if (put_user(len, optlen))
 944                         return -EFAULT;
 945
 946                 return 0;
 947         }
 948         default:
 949                 break;
 950         }
 951
 952         return -EOPNOTSUPP;
 953 }
 954
 955 static int xsk_mmap(struct file *file, struct socket *sock,
 956                     struct vm_area_struct *vma)
 957 {
 958         loff_t offset = (loff_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
 959         unsigned long size = vma->vm_end - vma->vm_start;
 960         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sock->sk);
 961         struct xsk_queue *q = NULL;
 962         struct xdp_umem *umem;
 963         unsigned long pfn;
 964         struct page *qpg;
 965
 966         if (READ_ONCE(xs->state) != XSK_READY)
 967                 return -EBUSY;
 968
 969         if (offset == XDP_PGOFF_RX_RING) {
 970                 q = READ_ONCE(xs->rx);
 971         } else if (offset == XDP_PGOFF_TX_RING) {
 972                 q = READ_ONCE(xs->tx);
 973         } else {
 974                 umem = READ_ONCE(xs->umem);
 975                 if (!umem)
 976                         return -EINVAL;
 977
 978                 /* Matches the smp_wmb() in XDP_UMEM_REG */
 979                 smp_rmb();
 980                 if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_FILL_RING)
 981                         q = READ_ONCE(umem->fq);
 982                 else if (offset == XDP_UMEM_PGOFF_COMPLETION_RING)
 983                         q = READ_ONCE(umem->cq);
 984         }
 985
 986         if (!q)
 987                 return -EINVAL;
 988
 989         /* Matches the smp_wmb() in xsk_init_queue */
 990         smp_rmb();
 991         qpg = virt_to_head_page(q->ring);
 992         if (size > page_size(qpg))
 993                 return -EINVAL;
 994
 995         pfn = virt_to_phys(q->ring) >> PAGE_SHIFT;
 996         return remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, pfn,
 997                                size, vma->vm_page_prot);
 998 }
 999
1000 static int xsk_notifier(struct notifier_block *this,
1001                         unsigned long msg, void *ptr)
1002 {
1003         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1004         struct net *net = dev_net(dev);
1005         struct sock *sk;
1006
1007         switch (msg) {
1008         case NETDEV_UNREGISTER:
1009                 mutex_lock(&net->xdp.lock);
1010                 sk_for_each(sk, &net->xdp.list) {
1011                         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
1012
1013                         mutex_lock(&xs->mutex);
1014                         if (xs->dev == dev) {
1015                                 sk->sk_err = ENETDOWN;
1016                                 if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
1017                                         sk->sk_error_report(sk);
1018
1019                                 xsk_unbind_dev(xs);
1020
1021                                 /* Clear device references in umem. */
1022                                 xdp_umem_clear_dev(xs->umem);
1023                         }
1024                         mutex_unlock(&xs->mutex);
1025                 }
1026                 mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1027                 break;
1028         }
1029         return NOTIFY_DONE;
1030 }
1031
1032 static struct proto xsk_proto = {
1033         .name =         "XDP",
1034         .owner =        THIS_MODULE,
1035         .obj_size =     sizeof(struct xdp_sock),
1036 };
1037
1038 static const struct proto_ops xsk_proto_ops = {
1039         .family         = PF_XDP,
1040         .owner          = THIS_MODULE,
1041         .release        = xsk_release,
1042         .bind           = xsk_bind,
1043         .connect        = sock_no_connect,
1044         .socketpair     = sock_no_socketpair,
1045         .accept         = sock_no_accept,
1046         .getname        = sock_no_getname,
1047         .poll           = xsk_poll,
1048         .ioctl          = sock_no_ioctl,
1049         .listen         = sock_no_listen,
1050         .shutdown       = sock_no_shutdown,
1051         .setsockopt     = xsk_setsockopt,
1052         .getsockopt     = xsk_getsockopt,
1053         .sendmsg        = xsk_sendmsg,
1054         .recvmsg        = sock_no_recvmsg,
1055         .mmap           = xsk_mmap,
1056         .sendpage       = sock_no_sendpage,
1057 };
1058
1059 static void xsk_destruct(struct sock *sk)
1060 {
1061         struct xdp_sock *xs = xdp_sk(sk);
1062
1063         if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD))
1064                 return;
1065
1066         xdp_put_umem(xs->umem);
1067
1068         sk_refcnt_debug_dec(sk);
1069 }
1070
1071 static int xsk_create(struct net *net, struct socket *sock, int protocol,
1072                       int kern)
1073 {
1074         struct sock *sk;
1075         struct xdp_sock *xs;
1076
1077         if (!ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_RAW))
1078                 return -EPERM;
1079         if (sock->type != SOCK_RAW)
1080                 return -ESOCKTNOSUPPORT;
1081
1082         if (protocol)
1083                 return -EPROTONOSUPPORT;
1084
1085         sock->state = SS_UNCONNECTED;
1086
1087         sk = sk_alloc(net, PF_XDP, GFP_KERNEL, &xsk_proto, kern);
1088         if (!sk)
1089                 return -ENOBUFS;
1090
1091         sock->ops = &xsk_proto_ops;
1092
1093         sock_init_data(sock, sk);
1094
1095         sk->sk_family = PF_XDP;
1096
1097         sk->sk_destruct = xsk_destruct;
1098         sk_refcnt_debug_inc(sk);
1099
1100         sock_set_flag(sk, SOCK_RCU_FREE);
1101
1102         xs = xdp_sk(sk);
1103         xs->state = XSK_READY;
1104         mutex_init(&xs->mutex);
1105         spin_lock_init(&xs->rx_lock);
1106         spin_lock_init(&xs->tx_completion_lock);
1107
1108         INIT_LIST_HEAD(&xs->map_list);
1109         spin_lock_init(&xs->map_list_lock);
1110
1111         mutex_lock(&net->xdp.lock);
1112         sk_add_node_rcu(sk, &net->xdp.list);
1113         mutex_unlock(&net->xdp.lock);
1114
1115         local_bh_disable();
1116         sock_prot_inuse_add(net, &xsk_proto, 1);
1117         local_bh_enable();
1118
1119         return 0;
1120 }
1121
1122 static const struct net_proto_family xsk_family_ops = {
1123         .family = PF_XDP,
1124         .create = xsk_create,
1125         .owner  = THIS_MODULE,
1126 };
1127
1128 static struct notifier_block xsk_netdev_notifier = {
1129         .notifier_call  = xsk_notifier,
1130 };
1131
1132 static int __net_init xsk_net_init(struct net *net)
1133 {
1134         mutex_init(&net->xdp.lock);
1135         INIT_HLIST_HEAD(&net->xdp.list);
1136         return 0;
1137 }
1138
1139 static void __net_exit xsk_net_exit(struct net *net)
1140 {
1141         WARN_ON_ONCE(!hlist_empty(&net->xdp.list));
1142 }
1143
1144 static struct pernet_operations xsk_net_ops = {
1145         .init = xsk_net_init,
1146         .exit = xsk_net_exit,
1147 };
1148
1149 static int __init xsk_init(void)
1150 {
1151         int err;
1152
1153         err = proto_register(&xsk_proto, 0 /* no slab */);
1154         if (err)
1155                 goto out;
1156
1157         err = sock_register(&xsk_family_ops);
1158         if (err)
1159                 goto out_proto;
1160
1161         err = register_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1162         if (err)
1163                 goto out_sk;
1164
1165         err = register_netdevice_notifier(&xsk_netdev_notifier);
1166         if (err)
1167                 goto out_pernet;
1168
1169         return 0;
1170
1171 out_pernet:
1172         unregister_pernet_subsys(&xsk_net_ops);
1173 out_sk:
1174         sock_unregister(PF_XDP);
1175 out_proto:
1176         proto_unregister(&xsk_proto);
1177 out:
1178         return err;
1179 }
1180
1181 fs_initcall(xsk_init);