xref: /linux/net/xdp/xdp_umem.c (revision d5e726d9143c5624135f5dc9e4069799adeef734)
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 
2250e74c01SBjörn Töpel static DEFINE_IDA(umem_ida);
2350e74c01SBjörn Töpel 
24c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_unpin_pages(struct xdp_umem *umem)
25c0c77d8fSBjörn Töpel {
26f1f6a7ddSJohn Hubbard 	unpin_user_pages_dirty_lock(umem->pgs, umem->npgs, true);
27c0c77d8fSBjörn Töpel 
28a720a2a0SMagnus Karlsson 	kvfree(umem->pgs);
29c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->pgs = NULL;
30c0c77d8fSBjörn Töpel }
31c0c77d8fSBjörn Töpel 
32c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_unaccount_pages(struct xdp_umem *umem)
33c0c77d8fSBjörn Töpel {
34c09290c5SDaniel Borkmann 	if (umem->user) {
35c0c77d8fSBjörn Töpel 		atomic_long_sub(umem->npgs, &umem->user->locked_vm);
36c0c77d8fSBjörn Töpel 		free_uid(umem->user);
37c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
38c09290c5SDaniel Borkmann }
39c0c77d8fSBjörn Töpel 
407f7ffa4eSMagnus Karlsson static void xdp_umem_addr_unmap(struct xdp_umem *umem)
417f7ffa4eSMagnus Karlsson {
427f7ffa4eSMagnus Karlsson 	vunmap(umem->addrs);
437f7ffa4eSMagnus Karlsson 	umem->addrs = NULL;
447f7ffa4eSMagnus Karlsson }
457f7ffa4eSMagnus Karlsson 
467f7ffa4eSMagnus Karlsson static int xdp_umem_addr_map(struct xdp_umem *umem, struct page **pages,
477f7ffa4eSMagnus Karlsson 			     u32 nr_pages)
487f7ffa4eSMagnus Karlsson {
497f7ffa4eSMagnus Karlsson 	umem->addrs = vmap(pages, nr_pages, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
507f7ffa4eSMagnus Karlsson 	if (!umem->addrs)
517f7ffa4eSMagnus Karlsson 		return -ENOMEM;
527f7ffa4eSMagnus Karlsson 	return 0;
537f7ffa4eSMagnus Karlsson }
547f7ffa4eSMagnus Karlsson 
55c0c77d8fSBjörn Töpel static void xdp_umem_release(struct xdp_umem *umem)
56c0c77d8fSBjörn Töpel {
57c2d3d6a4SMagnus Karlsson 	umem->zc = false;
5821f1481aSKe Liu 	ida_free(&umem_ida, umem->id);
5950e74c01SBjörn Töpel 
607f7ffa4eSMagnus Karlsson 	xdp_umem_addr_unmap(umem);
61c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unpin_pages(umem);
62c0c77d8fSBjörn Töpel 
63c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unaccount_pages(umem);
64c0c77d8fSBjörn Töpel 	kfree(umem);
65c0c77d8fSBjörn Töpel }
66c0c77d8fSBjörn Töpel 
67537cf4e3SMagnus Karlsson static void xdp_umem_release_deferred(struct work_struct *work)
68537cf4e3SMagnus Karlsson {
69537cf4e3SMagnus Karlsson 	struct xdp_umem *umem = container_of(work, struct xdp_umem, work);
70537cf4e3SMagnus Karlsson 
71537cf4e3SMagnus Karlsson 	xdp_umem_release(umem);
72537cf4e3SMagnus Karlsson }
73537cf4e3SMagnus Karlsson 
74c0c77d8fSBjörn Töpel void xdp_get_umem(struct xdp_umem *umem)
75c0c77d8fSBjörn Töpel {
76d3b42f14SBjörn Töpel 	refcount_inc(&umem->users);
77c0c77d8fSBjörn Töpel }
78c0c77d8fSBjörn Töpel 
79537cf4e3SMagnus Karlsson void xdp_put_umem(struct xdp_umem *umem, bool defer_cleanup)
80c0c77d8fSBjörn Töpel {
81c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (!umem)
82c0c77d8fSBjörn Töpel 		return;
83c0c77d8fSBjörn Töpel 
84537cf4e3SMagnus Karlsson 	if (refcount_dec_and_test(&umem->users)) {
85537cf4e3SMagnus Karlsson 		if (defer_cleanup) {
86537cf4e3SMagnus Karlsson 			INIT_WORK(&umem->work, xdp_umem_release_deferred);
87537cf4e3SMagnus Karlsson 			schedule_work(&umem->work);
88537cf4e3SMagnus Karlsson 		} else {
891c1efc2aSMagnus Karlsson 			xdp_umem_release(umem);
90c0c77d8fSBjörn Töpel 		}
91537cf4e3SMagnus Karlsson 	}
92537cf4e3SMagnus Karlsson }
93c0c77d8fSBjörn Töpel 
9407bf2d97SMagnus Karlsson static int xdp_umem_pin_pages(struct xdp_umem *umem, unsigned long address)
95c0c77d8fSBjörn Töpel {
96c0c77d8fSBjörn Töpel 	unsigned int gup_flags = FOLL_WRITE;
97c0c77d8fSBjörn Töpel 	long npgs;
98c0c77d8fSBjörn Töpel 	int err;
99c0c77d8fSBjörn Töpel 
100a720a2a0SMagnus Karlsson 	umem->pgs = kvcalloc(umem->npgs, sizeof(*umem->pgs), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
101c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (!umem->pgs)
102c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -ENOMEM;
103c0c77d8fSBjörn Töpel 
104d8ed45c5SMichel Lespinasse 	mmap_read_lock(current->mm);
10507bf2d97SMagnus Karlsson 	npgs = pin_user_pages(address, umem->npgs,
1064c630f30SLorenzo Stoakes 			      gup_flags | FOLL_LONGTERM, &umem->pgs[0]);
107d8ed45c5SMichel Lespinasse 	mmap_read_unlock(current->mm);
108c0c77d8fSBjörn Töpel 
109c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (npgs != umem->npgs) {
110c0c77d8fSBjörn Töpel 		if (npgs >= 0) {
111c0c77d8fSBjörn Töpel 			umem->npgs = npgs;
112c0c77d8fSBjörn Töpel 			err = -ENOMEM;
113c0c77d8fSBjörn Töpel 			goto out_pin;
114c0c77d8fSBjörn Töpel 		}
115c0c77d8fSBjörn Töpel 		err = npgs;
116c0c77d8fSBjörn Töpel 		goto out_pgs;
117c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
118c0c77d8fSBjörn Töpel 	return 0;
119c0c77d8fSBjörn Töpel 
120c0c77d8fSBjörn Töpel out_pin:
121c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unpin_pages(umem);
122c0c77d8fSBjörn Töpel out_pgs:
123a720a2a0SMagnus Karlsson 	kvfree(umem->pgs);
124c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->pgs = NULL;
125c0c77d8fSBjörn Töpel 	return err;
126c0c77d8fSBjörn Töpel }
127c0c77d8fSBjörn Töpel 
128c0c77d8fSBjörn Töpel static int xdp_umem_account_pages(struct xdp_umem *umem)
129c0c77d8fSBjörn Töpel {
130c0c77d8fSBjörn Töpel 	unsigned long lock_limit, new_npgs, old_npgs;
131c0c77d8fSBjörn Töpel 
132c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (capable(CAP_IPC_LOCK))
133c0c77d8fSBjörn Töpel 		return 0;
134c0c77d8fSBjörn Töpel 
135c0c77d8fSBjörn Töpel 	lock_limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
136c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->user = get_uid(current_user());
137c0c77d8fSBjörn Töpel 
138c0c77d8fSBjörn Töpel 	do {
139c0c77d8fSBjörn Töpel 		old_npgs = atomic_long_read(&umem->user->locked_vm);
140c0c77d8fSBjörn Töpel 		new_npgs = old_npgs + umem->npgs;
141c0c77d8fSBjörn Töpel 		if (new_npgs > lock_limit) {
142c0c77d8fSBjörn Töpel 			free_uid(umem->user);
143c0c77d8fSBjörn Töpel 			umem->user = NULL;
144c0c77d8fSBjörn Töpel 			return -ENOBUFS;
145c0c77d8fSBjörn Töpel 		}
146c0c77d8fSBjörn Töpel 	} while (atomic_long_cmpxchg(&umem->user->locked_vm, old_npgs,
147c0c77d8fSBjörn Töpel 				     new_npgs) != old_npgs);
148c0c77d8fSBjörn Töpel 	return 0;
149c0c77d8fSBjörn Töpel }
150c0c77d8fSBjörn Töpel 
15111614723SStanislav Fomichev #define XDP_UMEM_FLAGS_VALID ( \
15211614723SStanislav Fomichev 		XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG | \
15311614723SStanislav Fomichev 		XDP_UMEM_TX_SW_CSUM | \
154*d5e726d9SStanislav Fomichev 		XDP_UMEM_TX_METADATA_LEN | \
15511614723SStanislav Fomichev 	0)
15611614723SStanislav Fomichev 
157a49049eaSBjörn Töpel static int xdp_umem_reg(struct xdp_umem *umem, struct xdp_umem_reg *mr)
158c0c77d8fSBjörn Töpel {
159c05cd364SKevin Laatz 	bool unaligned_chunks = mr->flags & XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG;
160c7df4813SKal Conley 	u32 chunk_size = mr->chunk_size, headroom = mr->headroom;
161c7df4813SKal Conley 	u64 addr = mr->addr, size = mr->len;
162c7df4813SKal Conley 	u32 chunks_rem, npgs_rem;
163c7df4813SKal Conley 	u64 chunks, npgs;
16499e3a236SMagnus Karlsson 	int err;
165c0c77d8fSBjörn Töpel 
166bbff2f32SBjörn Töpel 	if (chunk_size < XDP_UMEM_MIN_CHUNK_SIZE || chunk_size > PAGE_SIZE) {
167c0c77d8fSBjörn Töpel 		/* Strictly speaking we could support this, if:
168c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * - huge pages, or*
169c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * - using an IOMMU, or
170c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * - making sure the memory area is consecutive
171c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * but for now, we simply say "computer says no".
172c0c77d8fSBjörn Töpel 		 */
173c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
174c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
175c0c77d8fSBjörn Töpel 
17611614723SStanislav Fomichev 	if (mr->flags & ~XDP_UMEM_FLAGS_VALID)
177c05cd364SKevin Laatz 		return -EINVAL;
178c05cd364SKevin Laatz 
179c05cd364SKevin Laatz 	if (!unaligned_chunks && !is_power_of_2(chunk_size))
180c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
181c0c77d8fSBjörn Töpel 
182c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (!PAGE_ALIGNED(addr)) {
183c0c77d8fSBjörn Töpel 		/* Memory area has to be page size aligned. For
184c0c77d8fSBjörn Töpel 		 * simplicity, this might change.
185c0c77d8fSBjörn Töpel 		 */
186c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
187c0c77d8fSBjörn Töpel 	}
188c0c77d8fSBjörn Töpel 
189c0c77d8fSBjörn Töpel 	if ((addr + size) < addr)
190c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
191c0c77d8fSBjörn Töpel 
1922b1667e5SBjörn Töpel 	npgs = div_u64_rem(size, PAGE_SIZE, &npgs_rem);
1932b1667e5SBjörn Töpel 	if (npgs_rem)
1942b1667e5SBjörn Töpel 		npgs++;
195b16a87d0SBjörn Töpel 	if (npgs > U32_MAX)
196b16a87d0SBjörn Töpel 		return -EINVAL;
197b16a87d0SBjörn Töpel 
198c7df4813SKal Conley 	chunks = div_u64_rem(size, chunk_size, &chunks_rem);
199c7df4813SKal Conley 	if (!chunks || chunks > U32_MAX)
200c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
201c0c77d8fSBjörn Töpel 
2022b1667e5SBjörn Töpel 	if (!unaligned_chunks && chunks_rem)
203c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
204c0c77d8fSBjörn Töpel 
20599e3a236SMagnus Karlsson 	if (headroom >= chunk_size - XDP_PACKET_HEADROOM)
206c0c77d8fSBjörn Töpel 		return -EINVAL;
207c0c77d8fSBjörn Töpel 
208*d5e726d9SStanislav Fomichev 	if (mr->flags & XDP_UMEM_TX_METADATA_LEN) {
209341ac980SStanislav Fomichev 		if (mr->tx_metadata_len >= 256 || mr->tx_metadata_len % 8)
210341ac980SStanislav Fomichev 			return -EINVAL;
211*d5e726d9SStanislav Fomichev 		umem->tx_metadata_len = mr->tx_metadata_len;
212*d5e726d9SStanislav Fomichev 	}
213341ac980SStanislav Fomichev 
21493ee30f3SMagnus Karlsson 	umem->size = size;
215bbff2f32SBjörn Töpel 	umem->headroom = headroom;
2162b43470aSBjörn Töpel 	umem->chunk_size = chunk_size;
2171c1efc2aSMagnus Karlsson 	umem->chunks = chunks;
218c7df4813SKal Conley 	umem->npgs = npgs;
219c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->pgs = NULL;
220c0c77d8fSBjörn Töpel 	umem->user = NULL;
221c05cd364SKevin Laatz 	umem->flags = mr->flags;
222c0c77d8fSBjörn Töpel 
223921b6869SMagnus Karlsson 	INIT_LIST_HEAD(&umem->xsk_dma_list);
224d3b42f14SBjörn Töpel 	refcount_set(&umem->users, 1);
225c0c77d8fSBjörn Töpel 
226c0c77d8fSBjörn Töpel 	err = xdp_umem_account_pages(umem);
227c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (err)
228044175a0SBjörn Töpel 		return err;
229c0c77d8fSBjörn Töpel 
23007bf2d97SMagnus Karlsson 	err = xdp_umem_pin_pages(umem, (unsigned long)addr);
231c0c77d8fSBjörn Töpel 	if (err)
232c0c77d8fSBjörn Töpel 		goto out_account;
2338aef7340SBjörn Töpel 
2347f7ffa4eSMagnus Karlsson 	err = xdp_umem_addr_map(umem, umem->pgs, umem->npgs);
2357f7ffa4eSMagnus Karlsson 	if (err)
2367f7ffa4eSMagnus Karlsson 		goto out_unpin;
2377f7ffa4eSMagnus Karlsson 
238c0c77d8fSBjörn Töpel 	return 0;
239c0c77d8fSBjörn Töpel 
2407f7ffa4eSMagnus Karlsson out_unpin:
2417f7ffa4eSMagnus Karlsson 	xdp_umem_unpin_pages(umem);
242c0c77d8fSBjörn Töpel out_account:
243c0c77d8fSBjörn Töpel 	xdp_umem_unaccount_pages(umem);
244c0c77d8fSBjörn Töpel 	return err;
245c0c77d8fSBjörn Töpel }
246965a9909SMagnus Karlsson 
247a49049eaSBjörn Töpel struct xdp_umem *xdp_umem_create(struct xdp_umem_reg *mr)
248a49049eaSBjörn Töpel {
249a49049eaSBjörn Töpel 	struct xdp_umem *umem;
250a49049eaSBjörn Töpel 	int err;
251a49049eaSBjörn Töpel 
252a49049eaSBjörn Töpel 	umem = kzalloc(sizeof(*umem), GFP_KERNEL);
253a49049eaSBjörn Töpel 	if (!umem)
254a49049eaSBjörn Töpel 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
255a49049eaSBjörn Töpel 
25621f1481aSKe Liu 	err = ida_alloc(&umem_ida, GFP_KERNEL);
25750e74c01SBjörn Töpel 	if (err < 0) {
25850e74c01SBjörn Töpel 		kfree(umem);
25950e74c01SBjörn Töpel 		return ERR_PTR(err);
26050e74c01SBjörn Töpel 	}
26150e74c01SBjörn Töpel 	umem->id = err;
26250e74c01SBjörn Töpel 
263a49049eaSBjörn Töpel 	err = xdp_umem_reg(umem, mr);
264a49049eaSBjörn Töpel 	if (err) {
26521f1481aSKe Liu 		ida_free(&umem_ida, umem->id);
266a49049eaSBjörn Töpel 		kfree(umem);
267a49049eaSBjörn Töpel 		return ERR_PTR(err);
268a49049eaSBjörn Töpel 	}
269a49049eaSBjörn Töpel 
270a49049eaSBjörn Töpel 	return umem;
271a49049eaSBjörn Töpel }
272