#include <linux/bpf.h> 
 | 
#include <linux/btf.h> 
 | 
#include <linux/err.h> 
 | 
#include <linux/irq_work.h> 
 | 
#include <linux/slab.h> 
 | 
#include <linux/filter.h> 
 | 
#include <linux/mm.h> 
 | 
#include <linux/vmalloc.h> 
 | 
#include <linux/wait.h> 
 | 
#include <linux/poll.h> 
 | 
#include <linux/kmemleak.h> 
 | 
#include <uapi/linux/btf.h> 
 | 
  
 | 
#define RINGBUF_CREATE_FLAG_MASK (BPF_F_NUMA_NODE) 
 | 
  
 | 
/* non-mmap()'able part of bpf_ringbuf (everything up to consumer page) */ 
 | 
#define RINGBUF_PGOFF \ 
 | 
    (offsetof(struct bpf_ringbuf, consumer_pos) >> PAGE_SHIFT) 
 | 
/* consumer page and producer page */ 
 | 
#define RINGBUF_POS_PAGES 2 
 | 
  
 | 
#define RINGBUF_MAX_RECORD_SZ (UINT_MAX/4) 
 | 
  
 | 
/* Maximum size of ring buffer area is limited by 32-bit page offset within 
 | 
 * record header, counted in pages. Reserve 8 bits for extensibility, and take 
 | 
 * into account few extra pages for consumer/producer pages and 
 | 
 * non-mmap()'able parts. This gives 64GB limit, which seems plenty for single 
 | 
 * ring buffer. 
 | 
 */ 
 | 
#define RINGBUF_MAX_DATA_SZ \ 
 | 
    (((1ULL << 24) - RINGBUF_POS_PAGES - RINGBUF_PGOFF) * PAGE_SIZE) 
 | 
  
 | 
struct bpf_ringbuf { 
 | 
    wait_queue_head_t waitq; 
 | 
    struct irq_work work; 
 | 
    u64 mask; 
 | 
    struct page **pages; 
 | 
    int nr_pages; 
 | 
    spinlock_t spinlock ____cacheline_aligned_in_smp; 
 | 
    /* Consumer and producer counters are put into separate pages to allow 
 | 
     * mapping consumer page as r/w, but restrict producer page to r/o. 
 | 
     * This protects producer position from being modified by user-space 
 | 
     * application and ruining in-kernel position tracking. 
 | 
     */ 
 | 
    unsigned long consumer_pos __aligned(PAGE_SIZE); 
 | 
    unsigned long producer_pos __aligned(PAGE_SIZE); 
 | 
    char data[] __aligned(PAGE_SIZE); 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
struct bpf_ringbuf_map { 
 | 
    struct bpf_map map; 
 | 
    struct bpf_map_memory memory; 
 | 
    struct bpf_ringbuf *rb; 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
/* 8-byte ring buffer record header structure */ 
 | 
struct bpf_ringbuf_hdr { 
 | 
    u32 len; 
 | 
    u32 pg_off; 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
static struct bpf_ringbuf *bpf_ringbuf_area_alloc(size_t data_sz, int numa_node) 
 | 
{ 
 | 
    const gfp_t flags = GFP_KERNEL | __GFP_RETRY_MAYFAIL | __GFP_NOWARN | 
 | 
                __GFP_ZERO; 
 | 
    int nr_meta_pages = RINGBUF_PGOFF + RINGBUF_POS_PAGES; 
 | 
    int nr_data_pages = data_sz >> PAGE_SHIFT; 
 | 
    int nr_pages = nr_meta_pages + nr_data_pages; 
 | 
    struct page **pages, *page; 
 | 
    struct bpf_ringbuf *rb; 
 | 
    size_t array_size; 
 | 
    int i; 
 | 
  
 | 
    /* Each data page is mapped twice to allow "virtual" 
 | 
     * continuous read of samples wrapping around the end of ring 
 | 
     * buffer area: 
 | 
     * ------------------------------------------------------ 
 | 
     * | meta pages |  real data pages  |  same data pages  | 
 | 
     * ------------------------------------------------------ 
 | 
     * |            | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 
 | 
     * ------------------------------------------------------ 
 | 
     * |            | TA             DA | TA             DA | 
 | 
     * ------------------------------------------------------ 
 | 
     *                               ^^^^^^^ 
 | 
     *                                  | 
 | 
     * Here, no need to worry about special handling of wrapped-around 
 | 
     * data due to double-mapped data pages. This works both in kernel and 
 | 
     * when mmap()'ed in user-space, simplifying both kernel and 
 | 
     * user-space implementations significantly. 
 | 
     */ 
 | 
    array_size = (nr_meta_pages + 2 * nr_data_pages) * sizeof(*pages); 
 | 
    if (array_size > PAGE_SIZE) 
 | 
        pages = vmalloc_node(array_size, numa_node); 
 | 
    else 
 | 
        pages = kmalloc_node(array_size, flags, numa_node); 
 | 
    if (!pages) 
 | 
        return NULL; 
 | 
  
 | 
    for (i = 0; i < nr_pages; i++) { 
 | 
        page = alloc_pages_node(numa_node, flags, 0); 
 | 
        if (!page) { 
 | 
            nr_pages = i; 
 | 
            goto err_free_pages; 
 | 
        } 
 | 
        pages[i] = page; 
 | 
        if (i >= nr_meta_pages) 
 | 
            pages[nr_data_pages + i] = page; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    rb = vmap(pages, nr_meta_pages + 2 * nr_data_pages, 
 | 
          VM_MAP | VM_USERMAP, PAGE_KERNEL); 
 | 
    if (rb) { 
 | 
        kmemleak_not_leak(pages); 
 | 
        rb->pages = pages; 
 | 
        rb->nr_pages = nr_pages; 
 | 
        return rb; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
err_free_pages: 
 | 
    for (i = 0; i < nr_pages; i++) 
 | 
        __free_page(pages[i]); 
 | 
    kvfree(pages); 
 | 
    return NULL; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static void bpf_ringbuf_notify(struct irq_work *work) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf *rb = container_of(work, struct bpf_ringbuf, work); 
 | 
  
 | 
    wake_up_all(&rb->waitq); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static struct bpf_ringbuf *bpf_ringbuf_alloc(size_t data_sz, int numa_node) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf *rb; 
 | 
  
 | 
    rb = bpf_ringbuf_area_alloc(data_sz, numa_node); 
 | 
    if (!rb) 
 | 
        return ERR_PTR(-ENOMEM); 
 | 
  
 | 
    spin_lock_init(&rb->spinlock); 
 | 
    init_waitqueue_head(&rb->waitq); 
 | 
    init_irq_work(&rb->work, bpf_ringbuf_notify); 
 | 
  
 | 
    rb->mask = data_sz - 1; 
 | 
    rb->consumer_pos = 0; 
 | 
    rb->producer_pos = 0; 
 | 
  
 | 
    return rb; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static struct bpf_map *ringbuf_map_alloc(union bpf_attr *attr) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf_map *rb_map; 
 | 
    u64 cost; 
 | 
    int err; 
 | 
  
 | 
    if (attr->map_flags & ~RINGBUF_CREATE_FLAG_MASK) 
 | 
        return ERR_PTR(-EINVAL); 
 | 
  
 | 
    if (attr->key_size || attr->value_size || 
 | 
        !is_power_of_2(attr->max_entries) || 
 | 
        !PAGE_ALIGNED(attr->max_entries)) 
 | 
        return ERR_PTR(-EINVAL); 
 | 
  
 | 
#ifdef CONFIG_64BIT 
 | 
    /* on 32-bit arch, it's impossible to overflow record's hdr->pgoff */ 
 | 
    if (attr->max_entries > RINGBUF_MAX_DATA_SZ) 
 | 
        return ERR_PTR(-E2BIG); 
 | 
#endif 
 | 
  
 | 
    rb_map = kzalloc(sizeof(*rb_map), GFP_USER); 
 | 
    if (!rb_map) 
 | 
        return ERR_PTR(-ENOMEM); 
 | 
  
 | 
    bpf_map_init_from_attr(&rb_map->map, attr); 
 | 
  
 | 
    cost = sizeof(struct bpf_ringbuf_map) + 
 | 
           sizeof(struct bpf_ringbuf) + 
 | 
           attr->max_entries; 
 | 
    err = bpf_map_charge_init(&rb_map->map.memory, cost); 
 | 
    if (err) 
 | 
        goto err_free_map; 
 | 
  
 | 
    rb_map->rb = bpf_ringbuf_alloc(attr->max_entries, rb_map->map.numa_node); 
 | 
    if (IS_ERR(rb_map->rb)) { 
 | 
        err = PTR_ERR(rb_map->rb); 
 | 
        goto err_uncharge; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    return &rb_map->map; 
 | 
  
 | 
err_uncharge: 
 | 
    bpf_map_charge_finish(&rb_map->map.memory); 
 | 
err_free_map: 
 | 
    kfree(rb_map); 
 | 
    return ERR_PTR(err); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static void bpf_ringbuf_free(struct bpf_ringbuf *rb) 
 | 
{ 
 | 
    /* copy pages pointer and nr_pages to local variable, as we are going 
 | 
     * to unmap rb itself with vunmap() below 
 | 
     */ 
 | 
    struct page **pages = rb->pages; 
 | 
    int i, nr_pages = rb->nr_pages; 
 | 
  
 | 
    vunmap(rb); 
 | 
    for (i = 0; i < nr_pages; i++) 
 | 
        __free_page(pages[i]); 
 | 
    kvfree(pages); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static void ringbuf_map_free(struct bpf_map *map) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf_map *rb_map; 
 | 
  
 | 
    rb_map = container_of(map, struct bpf_ringbuf_map, map); 
 | 
    bpf_ringbuf_free(rb_map->rb); 
 | 
    kfree(rb_map); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static void *ringbuf_map_lookup_elem(struct bpf_map *map, void *key) 
 | 
{ 
 | 
    return ERR_PTR(-ENOTSUPP); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static int ringbuf_map_update_elem(struct bpf_map *map, void *key, void *value, 
 | 
                   u64 flags) 
 | 
{ 
 | 
    return -ENOTSUPP; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static int ringbuf_map_delete_elem(struct bpf_map *map, void *key) 
 | 
{ 
 | 
    return -ENOTSUPP; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static int ringbuf_map_get_next_key(struct bpf_map *map, void *key, 
 | 
                    void *next_key) 
 | 
{ 
 | 
    return -ENOTSUPP; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static int ringbuf_map_mmap(struct bpf_map *map, struct vm_area_struct *vma) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf_map *rb_map; 
 | 
  
 | 
    rb_map = container_of(map, struct bpf_ringbuf_map, map); 
 | 
  
 | 
    if (vma->vm_flags & VM_WRITE) { 
 | 
        /* allow writable mapping for the consumer_pos only */ 
 | 
        if (vma->vm_pgoff != 0 || vma->vm_end - vma->vm_start != PAGE_SIZE) 
 | 
            return -EPERM; 
 | 
    } else { 
 | 
        vma->vm_flags &= ~VM_MAYWRITE; 
 | 
    } 
 | 
    /* remap_vmalloc_range() checks size and offset constraints */ 
 | 
    return remap_vmalloc_range(vma, rb_map->rb, 
 | 
                   vma->vm_pgoff + RINGBUF_PGOFF); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static unsigned long ringbuf_avail_data_sz(struct bpf_ringbuf *rb) 
 | 
{ 
 | 
    unsigned long cons_pos, prod_pos; 
 | 
  
 | 
    cons_pos = smp_load_acquire(&rb->consumer_pos); 
 | 
    prod_pos = smp_load_acquire(&rb->producer_pos); 
 | 
    return prod_pos - cons_pos; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static __poll_t ringbuf_map_poll(struct bpf_map *map, struct file *filp, 
 | 
                 struct poll_table_struct *pts) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf_map *rb_map; 
 | 
  
 | 
    rb_map = container_of(map, struct bpf_ringbuf_map, map); 
 | 
    poll_wait(filp, &rb_map->rb->waitq, pts); 
 | 
  
 | 
    if (ringbuf_avail_data_sz(rb_map->rb)) 
 | 
        return EPOLLIN | EPOLLRDNORM; 
 | 
    return 0; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static int ringbuf_map_btf_id; 
 | 
const struct bpf_map_ops ringbuf_map_ops = { 
 | 
    .map_meta_equal = bpf_map_meta_equal, 
 | 
    .map_alloc = ringbuf_map_alloc, 
 | 
    .map_free = ringbuf_map_free, 
 | 
    .map_mmap = ringbuf_map_mmap, 
 | 
    .map_poll = ringbuf_map_poll, 
 | 
    .map_lookup_elem = ringbuf_map_lookup_elem, 
 | 
    .map_update_elem = ringbuf_map_update_elem, 
 | 
    .map_delete_elem = ringbuf_map_delete_elem, 
 | 
    .map_get_next_key = ringbuf_map_get_next_key, 
 | 
    .map_btf_name = "bpf_ringbuf_map", 
 | 
    .map_btf_id = &ringbuf_map_btf_id, 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
/* Given pointer to ring buffer record metadata and struct bpf_ringbuf itself, 
 | 
 * calculate offset from record metadata to ring buffer in pages, rounded 
 | 
 * down. This page offset is stored as part of record metadata and allows to 
 | 
 * restore struct bpf_ringbuf * from record pointer. This page offset is 
 | 
 * stored at offset 4 of record metadata header. 
 | 
 */ 
 | 
static size_t bpf_ringbuf_rec_pg_off(struct bpf_ringbuf *rb, 
 | 
                     struct bpf_ringbuf_hdr *hdr) 
 | 
{ 
 | 
    return ((void *)hdr - (void *)rb) >> PAGE_SHIFT; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/* Given pointer to ring buffer record header, restore pointer to struct 
 | 
 * bpf_ringbuf itself by using page offset stored at offset 4 
 | 
 */ 
 | 
static struct bpf_ringbuf * 
 | 
bpf_ringbuf_restore_from_rec(struct bpf_ringbuf_hdr *hdr) 
 | 
{ 
 | 
    unsigned long addr = (unsigned long)(void *)hdr; 
 | 
    unsigned long off = (unsigned long)hdr->pg_off << PAGE_SHIFT; 
 | 
  
 | 
    return (void*)((addr & PAGE_MASK) - off); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
static void *__bpf_ringbuf_reserve(struct bpf_ringbuf *rb, u64 size) 
 | 
{ 
 | 
    unsigned long cons_pos, prod_pos, new_prod_pos, flags; 
 | 
    u32 len, pg_off; 
 | 
    struct bpf_ringbuf_hdr *hdr; 
 | 
  
 | 
    if (unlikely(size > RINGBUF_MAX_RECORD_SZ)) 
 | 
        return NULL; 
 | 
  
 | 
    len = round_up(size + BPF_RINGBUF_HDR_SZ, 8); 
 | 
    if (len > rb->mask + 1) 
 | 
        return NULL; 
 | 
  
 | 
    cons_pos = smp_load_acquire(&rb->consumer_pos); 
 | 
  
 | 
    if (in_nmi()) { 
 | 
        if (!spin_trylock_irqsave(&rb->spinlock, flags)) 
 | 
            return NULL; 
 | 
    } else { 
 | 
        spin_lock_irqsave(&rb->spinlock, flags); 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    prod_pos = rb->producer_pos; 
 | 
    new_prod_pos = prod_pos + len; 
 | 
  
 | 
    /* check for out of ringbuf space by ensuring producer position 
 | 
     * doesn't advance more than (ringbuf_size - 1) ahead 
 | 
     */ 
 | 
    if (new_prod_pos - cons_pos > rb->mask) { 
 | 
        spin_unlock_irqrestore(&rb->spinlock, flags); 
 | 
        return NULL; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    hdr = (void *)rb->data + (prod_pos & rb->mask); 
 | 
    pg_off = bpf_ringbuf_rec_pg_off(rb, hdr); 
 | 
    hdr->len = size | BPF_RINGBUF_BUSY_BIT; 
 | 
    hdr->pg_off = pg_off; 
 | 
  
 | 
    /* pairs with consumer's smp_load_acquire() */ 
 | 
    smp_store_release(&rb->producer_pos, new_prod_pos); 
 | 
  
 | 
    spin_unlock_irqrestore(&rb->spinlock, flags); 
 | 
  
 | 
    return (void *)hdr + BPF_RINGBUF_HDR_SZ; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
BPF_CALL_3(bpf_ringbuf_reserve, struct bpf_map *, map, u64, size, u64, flags) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf_map *rb_map; 
 | 
  
 | 
    if (unlikely(flags)) 
 | 
        return 0; 
 | 
  
 | 
    rb_map = container_of(map, struct bpf_ringbuf_map, map); 
 | 
    return (unsigned long)__bpf_ringbuf_reserve(rb_map->rb, size); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
const struct bpf_func_proto bpf_ringbuf_reserve_proto = { 
 | 
    .func        = bpf_ringbuf_reserve, 
 | 
    .ret_type    = RET_PTR_TO_ALLOC_MEM_OR_NULL, 
 | 
    .arg1_type    = ARG_CONST_MAP_PTR, 
 | 
    .arg2_type    = ARG_CONST_ALLOC_SIZE_OR_ZERO, 
 | 
    .arg3_type    = ARG_ANYTHING, 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
static void bpf_ringbuf_commit(void *sample, u64 flags, bool discard) 
 | 
{ 
 | 
    unsigned long rec_pos, cons_pos; 
 | 
    struct bpf_ringbuf_hdr *hdr; 
 | 
    struct bpf_ringbuf *rb; 
 | 
    u32 new_len; 
 | 
  
 | 
    hdr = sample - BPF_RINGBUF_HDR_SZ; 
 | 
    rb = bpf_ringbuf_restore_from_rec(hdr); 
 | 
    new_len = hdr->len ^ BPF_RINGBUF_BUSY_BIT; 
 | 
    if (discard) 
 | 
        new_len |= BPF_RINGBUF_DISCARD_BIT; 
 | 
  
 | 
    /* update record header with correct final size prefix */ 
 | 
    xchg(&hdr->len, new_len); 
 | 
  
 | 
    /* if consumer caught up and is waiting for our record, notify about 
 | 
     * new data availability 
 | 
     */ 
 | 
    rec_pos = (void *)hdr - (void *)rb->data; 
 | 
    cons_pos = smp_load_acquire(&rb->consumer_pos) & rb->mask; 
 | 
  
 | 
    if (flags & BPF_RB_FORCE_WAKEUP) 
 | 
        irq_work_queue(&rb->work); 
 | 
    else if (cons_pos == rec_pos && !(flags & BPF_RB_NO_WAKEUP)) 
 | 
        irq_work_queue(&rb->work); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
BPF_CALL_2(bpf_ringbuf_submit, void *, sample, u64, flags) 
 | 
{ 
 | 
    bpf_ringbuf_commit(sample, flags, false /* discard */); 
 | 
    return 0; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
const struct bpf_func_proto bpf_ringbuf_submit_proto = { 
 | 
    .func        = bpf_ringbuf_submit, 
 | 
    .ret_type    = RET_VOID, 
 | 
    .arg1_type    = ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM, 
 | 
    .arg2_type    = ARG_ANYTHING, 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
BPF_CALL_2(bpf_ringbuf_discard, void *, sample, u64, flags) 
 | 
{ 
 | 
    bpf_ringbuf_commit(sample, flags, true /* discard */); 
 | 
    return 0; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
const struct bpf_func_proto bpf_ringbuf_discard_proto = { 
 | 
    .func        = bpf_ringbuf_discard, 
 | 
    .ret_type    = RET_VOID, 
 | 
    .arg1_type    = ARG_PTR_TO_ALLOC_MEM, 
 | 
    .arg2_type    = ARG_ANYTHING, 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
BPF_CALL_4(bpf_ringbuf_output, struct bpf_map *, map, void *, data, u64, size, 
 | 
       u64, flags) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf_map *rb_map; 
 | 
    void *rec; 
 | 
  
 | 
    if (unlikely(flags & ~(BPF_RB_NO_WAKEUP | BPF_RB_FORCE_WAKEUP))) 
 | 
        return -EINVAL; 
 | 
  
 | 
    rb_map = container_of(map, struct bpf_ringbuf_map, map); 
 | 
    rec = __bpf_ringbuf_reserve(rb_map->rb, size); 
 | 
    if (!rec) 
 | 
        return -EAGAIN; 
 | 
  
 | 
    memcpy(rec, data, size); 
 | 
    bpf_ringbuf_commit(rec, flags, false /* discard */); 
 | 
    return 0; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
const struct bpf_func_proto bpf_ringbuf_output_proto = { 
 | 
    .func        = bpf_ringbuf_output, 
 | 
    .ret_type    = RET_INTEGER, 
 | 
    .arg1_type    = ARG_CONST_MAP_PTR, 
 | 
    .arg2_type    = ARG_PTR_TO_MEM, 
 | 
    .arg3_type    = ARG_CONST_SIZE_OR_ZERO, 
 | 
    .arg4_type    = ARG_ANYTHING, 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
BPF_CALL_2(bpf_ringbuf_query, struct bpf_map *, map, u64, flags) 
 | 
{ 
 | 
    struct bpf_ringbuf *rb; 
 | 
  
 | 
    rb = container_of(map, struct bpf_ringbuf_map, map)->rb; 
 | 
  
 | 
    switch (flags) { 
 | 
    case BPF_RB_AVAIL_DATA: 
 | 
        return ringbuf_avail_data_sz(rb); 
 | 
    case BPF_RB_RING_SIZE: 
 | 
        return rb->mask + 1; 
 | 
    case BPF_RB_CONS_POS: 
 | 
        return smp_load_acquire(&rb->consumer_pos); 
 | 
    case BPF_RB_PROD_POS: 
 | 
        return smp_load_acquire(&rb->producer_pos); 
 | 
    default: 
 | 
        return 0; 
 | 
    } 
 | 
} 
 | 
  
 | 
const struct bpf_func_proto bpf_ringbuf_query_proto = { 
 | 
    .func        = bpf_ringbuf_query, 
 | 
    .ret_type    = RET_INTEGER, 
 | 
    .arg1_type    = ARG_CONST_MAP_PTR, 
 | 
    .arg2_type    = ARG_ANYTHING, 
 | 
}; 
 |