Merge tag 'arm64-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64/linux
[linux] / net / ipv4 / tcp_bpf.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /* Copyright (c) 2017 - 2018 Covalent IO, Inc. http://covalent.io */
3
4 #include <linux/skmsg.h>
5 #include <linux/filter.h>
6 #include <linux/bpf.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/wait.h>
9
10 #include <net/inet_common.h>
11 #include <net/tls.h>
12
13 static bool tcp_bpf_stream_read(const struct sock *sk)
14 {
15         struct sk_psock *psock;
16         bool empty = true;
17
18         rcu_read_lock();
19         psock = sk_psock(sk);
20         if (likely(psock))
21                 empty = list_empty(&psock->ingress_msg);
22         rcu_read_unlock();
23         return !empty;
24 }
25
26 static int tcp_bpf_wait_data(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
27                              int flags, long timeo, int *err)
28 {
29         DEFINE_WAIT_FUNC(wait, woken_wake_function);
30         int ret;
31
32         add_wait_queue(sk_sleep(sk), &wait);
33         sk_set_bit(SOCKWQ_ASYNC_WAITDATA, sk);
34         ret = sk_wait_event(sk, &timeo,
35                             !list_empty(&psock->ingress_msg) ||
36                             !skb_queue_empty(&sk->sk_receive_queue), &wait);
37         sk_clear_bit(SOCKWQ_ASYNC_WAITDATA, sk);
38         remove_wait_queue(sk_sleep(sk), &wait);
39         return ret;
40 }
41
42 int __tcp_bpf_recvmsg(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
43                       struct msghdr *msg, int len, int flags)
44 {
45         struct iov_iter *iter = &msg->msg_iter;
46         int peek = flags & MSG_PEEK;
47         int i, ret, copied = 0;
48         struct sk_msg *msg_rx;
49
50         msg_rx = list_first_entry_or_null(&psock->ingress_msg,
51                                           struct sk_msg, list);
52
53         while (copied != len) {
54                 struct scatterlist *sge;
55
56                 if (unlikely(!msg_rx))
57                         break;
58
59                 i = msg_rx->sg.start;
60                 do {
61                         struct page *page;
62                         int copy;
63
64                         sge = sk_msg_elem(msg_rx, i);
65                         copy = sge->length;
66                         page = sg_page(sge);
67                         if (copied + copy > len)
68                                 copy = len - copied;
69                         ret = copy_page_to_iter(page, sge->offset, copy, iter);
70                         if (ret != copy) {
71                                 msg_rx->sg.start = i;
72                                 return -EFAULT;
73                         }
74
75                         copied += copy;
76                         if (likely(!peek)) {
77                                 sge->offset += copy;
78                                 sge->length -= copy;
79                                 sk_mem_uncharge(sk, copy);
80                                 msg_rx->sg.size -= copy;
81
82                                 if (!sge->length) {
83                                         sk_msg_iter_var_next(i);
84                                         if (!msg_rx->skb)
85                                                 put_page(page);
86                                 }
87                         } else {
88                                 sk_msg_iter_var_next(i);
89                         }
90
91                         if (copied == len)
92                                 break;
93                 } while (i != msg_rx->sg.end);
94
95                 if (unlikely(peek)) {
96                         msg_rx = list_next_entry(msg_rx, list);
97                         continue;
98                 }
99
100                 msg_rx->sg.start = i;
101                 if (!sge->length && msg_rx->sg.start == msg_rx->sg.end) {
102                         list_del(&msg_rx->list);
103                         if (msg_rx->skb)
104                                 consume_skb(msg_rx->skb);
105                         kfree(msg_rx);
106                 }
107                 msg_rx = list_first_entry_or_null(&psock->ingress_msg,
108                                                   struct sk_msg, list);
109         }
110
111         return copied;
112 }
113 EXPORT_SYMBOL_GPL(__tcp_bpf_recvmsg);
114
115 int tcp_bpf_recvmsg(struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t len,
116                     int nonblock, int flags, int *addr_len)
117 {
118         struct sk_psock *psock;
119         int copied, ret;
120
121         if (unlikely(flags & MSG_ERRQUEUE))
122                 return inet_recv_error(sk, msg, len, addr_len);
123         if (!skb_queue_empty(&sk->sk_receive_queue))
124                 return tcp_recvmsg(sk, msg, len, nonblock, flags, addr_len);
125
126         psock = sk_psock_get(sk);
127         if (unlikely(!psock))
128                 return tcp_recvmsg(sk, msg, len, nonblock, flags, addr_len);
129         lock_sock(sk);
130 msg_bytes_ready:
131         copied = __tcp_bpf_recvmsg(sk, psock, msg, len, flags);
132         if (!copied) {
133                 int data, err = 0;
134                 long timeo;
135
136                 timeo = sock_rcvtimeo(sk, nonblock);
137                 data = tcp_bpf_wait_data(sk, psock, flags, timeo, &err);
138                 if (data) {
139                         if (skb_queue_empty(&sk->sk_receive_queue))
140                                 goto msg_bytes_ready;
141                         release_sock(sk);
142                         sk_psock_put(sk, psock);
143                         return tcp_recvmsg(sk, msg, len, nonblock, flags, addr_len);
144                 }
145                 if (err) {
146                         ret = err;
147                         goto out;
148                 }
149                 copied = -EAGAIN;
150         }
151         ret = copied;
152 out:
153         release_sock(sk);
154         sk_psock_put(sk, psock);
155         return ret;
156 }
157
158 static int bpf_tcp_ingress(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
159                            struct sk_msg *msg, u32 apply_bytes, int flags)
160 {
161         bool apply = apply_bytes;
162         struct scatterlist *sge;
163         u32 size, copied = 0;
164         struct sk_msg *tmp;
165         int i, ret = 0;
166
167         tmp = kzalloc(sizeof(*tmp), __GFP_NOWARN | GFP_KERNEL);
168         if (unlikely(!tmp))
169                 return -ENOMEM;
170
171         lock_sock(sk);
172         tmp->sg.start = msg->sg.start;
173         i = msg->sg.start;
174         do {
175                 sge = sk_msg_elem(msg, i);
176                 size = (apply && apply_bytes < sge->length) ?
177                         apply_bytes : sge->length;
178                 if (!sk_wmem_schedule(sk, size)) {
179                         if (!copied)
180                                 ret = -ENOMEM;
181                         break;
182                 }
183
184                 sk_mem_charge(sk, size);
185                 sk_msg_xfer(tmp, msg, i, size);
186                 copied += size;
187                 if (sge->length)
188                         get_page(sk_msg_page(tmp, i));
189                 sk_msg_iter_var_next(i);
190                 tmp->sg.end = i;
191                 if (apply) {
192                         apply_bytes -= size;
193                         if (!apply_bytes)
194                                 break;
195                 }
196         } while (i != msg->sg.end);
197
198         if (!ret) {
199                 msg->sg.start = i;
200                 msg->sg.size -= apply_bytes;
201                 sk_psock_queue_msg(psock, tmp);
202                 sk_psock_data_ready(sk, psock);
203         } else {
204                 sk_msg_free(sk, tmp);
205                 kfree(tmp);
206         }
207
208         release_sock(sk);
209         return ret;
210 }
211
212 static int tcp_bpf_push(struct sock *sk, struct sk_msg *msg, u32 apply_bytes,
213                         int flags, bool uncharge)
214 {
215         bool apply = apply_bytes;
216         struct scatterlist *sge;
217         struct page *page;
218         int size, ret = 0;
219         u32 off;
220
221         while (1) {
222                 bool has_tx_ulp;
223
224                 sge = sk_msg_elem(msg, msg->sg.start);
225                 size = (apply && apply_bytes < sge->length) ?
226                         apply_bytes : sge->length;
227                 off  = sge->offset;
228                 page = sg_page(sge);
229
230                 tcp_rate_check_app_limited(sk);
231 retry:
232                 has_tx_ulp = tls_sw_has_ctx_tx(sk);
233                 if (has_tx_ulp) {
234                         flags |= MSG_SENDPAGE_NOPOLICY;
235                         ret = kernel_sendpage_locked(sk,
236                                                      page, off, size, flags);
237                 } else {
238                         ret = do_tcp_sendpages(sk, page, off, size, flags);
239                 }
240
241                 if (ret <= 0)
242                         return ret;
243                 if (apply)
244                         apply_bytes -= ret;
245                 msg->sg.size -= ret;
246                 sge->offset += ret;
247                 sge->length -= ret;
248                 if (uncharge)
249                         sk_mem_uncharge(sk, ret);
250                 if (ret != size) {
251                         size -= ret;
252                         off  += ret;
253                         goto retry;
254                 }
255                 if (!sge->length) {
256                         put_page(page);
257                         sk_msg_iter_next(msg, start);
258                         sg_init_table(sge, 1);
259                         if (msg->sg.start == msg->sg.end)
260                                 break;
261                 }
262                 if (apply && !apply_bytes)
263                         break;
264         }
265
266         return 0;
267 }
268
269 static int tcp_bpf_push_locked(struct sock *sk, struct sk_msg *msg,
270                                u32 apply_bytes, int flags, bool uncharge)
271 {
272         int ret;
273
274         lock_sock(sk);
275         ret = tcp_bpf_push(sk, msg, apply_bytes, flags, uncharge);
276         release_sock(sk);
277         return ret;
278 }
279
280 int tcp_bpf_sendmsg_redir(struct sock *sk, struct sk_msg *msg,
281                           u32 bytes, int flags)
282 {
283         bool ingress = sk_msg_to_ingress(msg);
284         struct sk_psock *psock = sk_psock_get(sk);
285         int ret;
286
287         if (unlikely(!psock)) {
288                 sk_msg_free(sk, msg);
289                 return 0;
290         }
291         ret = ingress ? bpf_tcp_ingress(sk, psock, msg, bytes, flags) :
292                         tcp_bpf_push_locked(sk, msg, bytes, flags, false);
293         sk_psock_put(sk, psock);
294         return ret;
295 }
296 EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_bpf_sendmsg_redir);
297
298 static int tcp_bpf_send_verdict(struct sock *sk, struct sk_psock *psock,
299                                 struct sk_msg *msg, int *copied, int flags)
300 {
301         bool cork = false, enospc = msg->sg.start == msg->sg.end;
302         struct sock *sk_redir;
303         u32 tosend, delta = 0;
304         int ret;
305
306 more_data:
307         if (psock->eval == __SK_NONE) {
308                 /* Track delta in msg size to add/subtract it on SK_DROP from
309                  * returned to user copied size. This ensures user doesn't
310                  * get a positive return code with msg_cut_data and SK_DROP
311                  * verdict.
312                  */
313                 delta = msg->sg.size;
314                 psock->eval = sk_psock_msg_verdict(sk, psock, msg);
315                 if (msg->sg.size < delta)
316                         delta -= msg->sg.size;
317                 else
318                         delta = 0;
319         }
320
321         if (msg->cork_bytes &&
322             msg->cork_bytes > msg->sg.size && !enospc) {
323                 psock->cork_bytes = msg->cork_bytes - msg->sg.size;
324                 if (!psock->cork) {
325                         psock->cork = kzalloc(sizeof(*psock->cork),
326                                               GFP_ATOMIC | __GFP_NOWARN);
327                         if (!psock->cork)
328                                 return -ENOMEM;
329                 }
330                 memcpy(psock->cork, msg, sizeof(*msg));
331                 return 0;
332         }
333
334         tosend = msg->sg.size;
335         if (psock->apply_bytes && psock->apply_bytes < tosend)
336                 tosend = psock->apply_bytes;
337
338         switch (psock->eval) {
339         case __SK_PASS:
340                 ret = tcp_bpf_push(sk, msg, tosend, flags, true);
341                 if (unlikely(ret)) {
342                         *copied -= sk_msg_free(sk, msg);
343                         break;
344                 }
345                 sk_msg_apply_bytes(psock, tosend);
346                 break;
347         case __SK_REDIRECT:
348                 sk_redir = psock->sk_redir;
349                 sk_msg_apply_bytes(psock, tosend);
350                 if (psock->cork) {
351                         cork = true;
352                         psock->cork = NULL;
353                 }
354                 sk_msg_return(sk, msg, tosend);
355                 release_sock(sk);
356                 ret = tcp_bpf_sendmsg_redir(sk_redir, msg, tosend, flags);
357                 lock_sock(sk);
358                 if (unlikely(ret < 0)) {
359                         int free = sk_msg_free_nocharge(sk, msg);
360
361                         if (!cork)
362                                 *copied -= free;
363                 }
364                 if (cork) {
365                         sk_msg_free(sk, msg);
366                         kfree(msg);
367                         msg = NULL;
368                         ret = 0;
369                 }
370                 break;
371         case __SK_DROP:
372         default:
373                 sk_msg_free_partial(sk, msg, tosend);
374                 sk_msg_apply_bytes(psock, tosend);
375                 *copied -= (tosend + delta);
376                 return -EACCES;
377         }
378
379         if (likely(!ret)) {
380                 if (!psock->apply_bytes) {
381                         psock->eval =  __SK_NONE;
382                         if (psock->sk_redir) {
383                                 sock_put(psock->sk_redir);
384                                 psock->sk_redir = NULL;
385                         }
386                 }
387                 if (msg &&
388                     msg->sg.data[msg->sg.start].page_link &&
389                     msg->sg.data[msg->sg.start].length)
390                         goto more_data;
391         }
392         return ret;
393 }
394
395 static int tcp_bpf_sendmsg(struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t size)
396 {
397         struct sk_msg tmp, *msg_tx = NULL;
398         int flags = msg->msg_flags | MSG_NO_SHARED_FRAGS;
399         int copied = 0, err = 0;
400         struct sk_psock *psock;
401         long timeo;
402
403         psock = sk_psock_get(sk);
404         if (unlikely(!psock))
405                 return tcp_sendmsg(sk, msg, size);
406
407         lock_sock(sk);
408         timeo = sock_sndtimeo(sk, msg->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
409         while (msg_data_left(msg)) {
410                 bool enospc = false;
411                 u32 copy, osize;
412
413                 if (sk->sk_err) {
414                         err = -sk->sk_err;
415                         goto out_err;
416                 }
417
418                 copy = msg_data_left(msg);
419                 if (!sk_stream_memory_free(sk))
420                         goto wait_for_sndbuf;
421                 if (psock->cork) {
422                         msg_tx = psock->cork;
423                 } else {
424                         msg_tx = &tmp;
425                         sk_msg_init(msg_tx);
426                 }
427
428                 osize = msg_tx->sg.size;
429                 err = sk_msg_alloc(sk, msg_tx, msg_tx->sg.size + copy, msg_tx->sg.end - 1);
430                 if (err) {
431                         if (err != -ENOSPC)
432                                 goto wait_for_memory;
433                         enospc = true;
434                         copy = msg_tx->sg.size - osize;
435                 }
436
437                 err = sk_msg_memcopy_from_iter(sk, &msg->msg_iter, msg_tx,
438                                                copy);
439                 if (err < 0) {
440                         sk_msg_trim(sk, msg_tx, osize);
441                         goto out_err;
442                 }
443
444                 copied += copy;
445                 if (psock->cork_bytes) {
446                         if (size > psock->cork_bytes)
447                                 psock->cork_bytes = 0;
448                         else
449                                 psock->cork_bytes -= size;
450                         if (psock->cork_bytes && !enospc)
451                                 goto out_err;
452                         /* All cork bytes are accounted, rerun the prog. */
453                         psock->eval = __SK_NONE;
454                         psock->cork_bytes = 0;
455                 }
456
457                 err = tcp_bpf_send_verdict(sk, psock, msg_tx, &copied, flags);
458                 if (unlikely(err < 0))
459                         goto out_err;
460                 continue;
461 wait_for_sndbuf:
462                 set_bit(SOCK_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags);
463 wait_for_memory:
464                 err = sk_stream_wait_memory(sk, &timeo);
465                 if (err) {
466                         if (msg_tx && msg_tx != psock->cork)
467                                 sk_msg_free(sk, msg_tx);
468                         goto out_err;
469                 }
470         }
471 out_err:
472         if (err < 0)
473                 err = sk_stream_error(sk, msg->msg_flags, err);
474         release_sock(sk);
475         sk_psock_put(sk, psock);
476         return copied ? copied : err;
477 }
478
479 static int tcp_bpf_sendpage(struct sock *sk, struct page *page, int offset,
480                             size_t size, int flags)
481 {
482         struct sk_msg tmp, *msg = NULL;
483         int err = 0, copied = 0;
484         struct sk_psock *psock;
485         bool enospc = false;
486
487         psock = sk_psock_get(sk);
488         if (unlikely(!psock))
489                 return tcp_sendpage(sk, page, offset, size, flags);
490
491         lock_sock(sk);
492         if (psock->cork) {
493                 msg = psock->cork;
494         } else {
495                 msg = &tmp;
496                 sk_msg_init(msg);
497         }
498
499         /* Catch case where ring is full and sendpage is stalled. */
500         if (unlikely(sk_msg_full(msg)))
501                 goto out_err;
502
503         sk_msg_page_add(msg, page, size, offset);
504         sk_mem_charge(sk, size);
505         copied = size;
506         if (sk_msg_full(msg))
507                 enospc = true;
508         if (psock->cork_bytes) {
509                 if (size > psock->cork_bytes)
510                         psock->cork_bytes = 0;
511                 else
512                         psock->cork_bytes -= size;
513                 if (psock->cork_bytes && !enospc)
514                         goto out_err;
515                 /* All cork bytes are accounted, rerun the prog. */
516                 psock->eval = __SK_NONE;
517                 psock->cork_bytes = 0;
518         }
519
520         err = tcp_bpf_send_verdict(sk, psock, msg, &copied, flags);
521 out_err:
522         release_sock(sk);
523         sk_psock_put(sk, psock);
524         return copied ? copied : err;
525 }
526
527 static void tcp_bpf_remove(struct sock *sk, struct sk_psock *psock)
528 {
529         struct sk_psock_link *link;
530
531         sk_psock_cork_free(psock);
532         __sk_psock_purge_ingress_msg(psock);
533         while ((link = sk_psock_link_pop(psock))) {
534                 sk_psock_unlink(sk, link);
535                 sk_psock_free_link(link);
536         }
537 }
538
539 static void tcp_bpf_unhash(struct sock *sk)
540 {
541         void (*saved_unhash)(struct sock *sk);
542         struct sk_psock *psock;
543
544         rcu_read_lock();
545         psock = sk_psock(sk);
546         if (unlikely(!psock)) {
547                 rcu_read_unlock();
548                 if (sk->sk_prot->unhash)
549                         sk->sk_prot->unhash(sk);
550                 return;
551         }
552
553         saved_unhash = psock->saved_unhash;
554         tcp_bpf_remove(sk, psock);
555         rcu_read_unlock();
556         saved_unhash(sk);
557 }
558
559 static void tcp_bpf_close(struct sock *sk, long timeout)
560 {
561         void (*saved_close)(struct sock *sk, long timeout);
562         struct sk_psock *psock;
563
564         lock_sock(sk);
565         rcu_read_lock();
566         psock = sk_psock(sk);
567         if (unlikely(!psock)) {
568                 rcu_read_unlock();
569                 release_sock(sk);
570                 return sk->sk_prot->close(sk, timeout);
571         }
572
573         saved_close = psock->saved_close;
574         tcp_bpf_remove(sk, psock);
575         rcu_read_unlock();
576         release_sock(sk);
577         saved_close(sk, timeout);
578 }
579
580 enum {
581         TCP_BPF_IPV4,
582         TCP_BPF_IPV6,
583         TCP_BPF_NUM_PROTS,
584 };
585
586 enum {
587         TCP_BPF_BASE,
588         TCP_BPF_TX,
589         TCP_BPF_NUM_CFGS,
590 };
591
592 static struct proto *tcpv6_prot_saved __read_mostly;
593 static DEFINE_SPINLOCK(tcpv6_prot_lock);
594 static struct proto tcp_bpf_prots[TCP_BPF_NUM_PROTS][TCP_BPF_NUM_CFGS];
595
596 static void tcp_bpf_rebuild_protos(struct proto prot[TCP_BPF_NUM_CFGS],
597                                    struct proto *base)
598 {
599         prot[TCP_BPF_BASE]                      = *base;
600         prot[TCP_BPF_BASE].unhash               = tcp_bpf_unhash;
601         prot[TCP_BPF_BASE].close                = tcp_bpf_close;
602         prot[TCP_BPF_BASE].recvmsg              = tcp_bpf_recvmsg;
603         prot[TCP_BPF_BASE].stream_memory_read   = tcp_bpf_stream_read;
604
605         prot[TCP_BPF_TX]                        = prot[TCP_BPF_BASE];
606         prot[TCP_BPF_TX].sendmsg                = tcp_bpf_sendmsg;
607         prot[TCP_BPF_TX].sendpage               = tcp_bpf_sendpage;
608 }
609
610 static void tcp_bpf_check_v6_needs_rebuild(struct sock *sk, struct proto *ops)
611 {
612         if (sk->sk_family == AF_INET6 &&
613             unlikely(ops != smp_load_acquire(&tcpv6_prot_saved))) {
614                 spin_lock_bh(&tcpv6_prot_lock);
615                 if (likely(ops != tcpv6_prot_saved)) {
616                         tcp_bpf_rebuild_protos(tcp_bpf_prots[TCP_BPF_IPV6], ops);
617                         smp_store_release(&tcpv6_prot_saved, ops);
618                 }
619                 spin_unlock_bh(&tcpv6_prot_lock);
620         }
621 }
622
623 static int __init tcp_bpf_v4_build_proto(void)
624 {
625         tcp_bpf_rebuild_protos(tcp_bpf_prots[TCP_BPF_IPV4], &tcp_prot);
626         return 0;
627 }
628 core_initcall(tcp_bpf_v4_build_proto);
629
630 static void tcp_bpf_update_sk_prot(struct sock *sk, struct sk_psock *psock)
631 {
632         int family = sk->sk_family == AF_INET6 ? TCP_BPF_IPV6 : TCP_BPF_IPV4;
633         int config = psock->progs.msg_parser   ? TCP_BPF_TX   : TCP_BPF_BASE;
634
635         sk_psock_update_proto(sk, psock, &tcp_bpf_prots[family][config]);
636 }
637
638 static void tcp_bpf_reinit_sk_prot(struct sock *sk, struct sk_psock *psock)
639 {
640         int family = sk->sk_family == AF_INET6 ? TCP_BPF_IPV6 : TCP_BPF_IPV4;
641         int config = psock->progs.msg_parser   ? TCP_BPF_TX   : TCP_BPF_BASE;
642
643         /* Reinit occurs when program types change e.g. TCP_BPF_TX is removed
644          * or added requiring sk_prot hook updates. We keep original saved
645          * hooks in this case.
646          */
647         sk->sk_prot = &tcp_bpf_prots[family][config];
648 }
649
650 static int tcp_bpf_assert_proto_ops(struct proto *ops)
651 {
652         /* In order to avoid retpoline, we make assumptions when we call
653          * into ops if e.g. a psock is not present. Make sure they are
654          * indeed valid assumptions.
655          */
656         return ops->recvmsg  == tcp_recvmsg &&
657                ops->sendmsg  == tcp_sendmsg &&
658                ops->sendpage == tcp_sendpage ? 0 : -ENOTSUPP;
659 }
660
661 void tcp_bpf_reinit(struct sock *sk)
662 {
663         struct sk_psock *psock;
664
665         sock_owned_by_me(sk);
666
667         rcu_read_lock();
668         psock = sk_psock(sk);
669         tcp_bpf_reinit_sk_prot(sk, psock);
670         rcu_read_unlock();
671 }
672
673 int tcp_bpf_init(struct sock *sk)
674 {
675         struct proto *ops = READ_ONCE(sk->sk_prot);
676         struct sk_psock *psock;
677
678         sock_owned_by_me(sk);
679
680         rcu_read_lock();
681         psock = sk_psock(sk);
682         if (unlikely(!psock || psock->sk_proto ||
683                      tcp_bpf_assert_proto_ops(ops))) {
684                 rcu_read_unlock();
685                 return -EINVAL;
686         }
687         tcp_bpf_check_v6_needs_rebuild(sk, ops);
688         tcp_bpf_update_sk_prot(sk, psock);
689         rcu_read_unlock();
690         return 0;
691 }