selftests/bpf: Test BPF_F_REPLACE in cgroup_attach_multi

Test replacing a cgroup-bpf program attached with BPF_F_ALLOW_MULTI and
possible failure modes: invalid combination of flags, invalid
replace_bpf_fd, replacing a non-attachd to specified cgroup program.

Example of program replacing:

  # gdb -q --args ./test_progs --name=cgroup_attach_multi
  ...
  Breakpoint 1, test_cgroup_attach_multi () at cgroup_attach_multi.c:227
  (gdb)
  [1]+  Stopped                 gdb -q --args ./test_progs --name=cgroup_attach_multi
  # bpftool c s /mnt/cgroup2/cgroup-test-work-dir/cg1
  ID       AttachType      AttachFlags     Name
  2133     egress          multi
  2134     egress          multi
  # fg
  gdb -q --args ./test_progs --name=cgroup_attach_multi
  (gdb) c
  Continuing.

  Breakpoint 2, test_cgroup_attach_multi () at cgroup_attach_multi.c:233
  (gdb)
  [1]+  Stopped                 gdb -q --args ./test_progs --name=cgroup_attach_multi
  # bpftool c s /mnt/cgroup2/cgroup-test-work-dir/cg1
  ID       AttachType      AttachFlags     Name
  2139     egress          multi
  2134     egress          multi

Signed-off-by: Andrey Ignatov <rdna@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/7b9b83e8d5fb82e15b034341bd40b6fb2431eeba.1576741281.git.rdna@fb.com

selftests/bpf: Convert test_cgroup_attach to prog_tests

Convert test_cgroup_attach to prog_tests.

This change does a lot of things but in many cases it's pretty expensive
to separate them, so they go in one commit. Nevertheless the logic is
ketp as is and changes made are just moving things around, simplifying
them (w/o changing the meaning of the tests) and making prog_tests
compatible:

* split the 3 tests in the file into 3 separate files in prog_tests/;

* rename the test functions to test_<file_base_name>;

* remove unused includes, constants, variables and functions from every
  test;

* replace `if`-s with or `if (CHECK())` where additional context should
  be logged and with `if (CHECK_FAIL())` where line number is enough;

* switch from `log_err()` to logging via `CHECK()`;

* replace `assert`-s with `CHECK_FAIL()` to avoid crashing the whole
  test_progs if one assertion fails;

* replace cgroup_helpers with test__join_cgroup() in
  cgroup_attach_override only, other tests need more fine-grained
  control for cgroup creation/deletion so cgroup_helpers are still used
  there;

* simplify cgroup_attach_autodetach by switching to easiest possible
  program since this test doesn't really need such a complicated program
  as cgroup_attach_multi does;

* remove test_cgroup_attach.c itself.

Signed-off-by: Andrey Ignatov <rdna@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/0ff19cc64d2dc5cf404349f07131119480e10e32.1576741281.git.rdna@fb.com

libbpf: Introduce bpf_prog_attach_xattr

Introduce a new bpf_prog_attach_xattr function that, in addition to
program fd, target fd and attach type, accepts an extendable struct
bpf_prog_attach_opts.

bpf_prog_attach_opts relies on DECLARE_LIBBPF_OPTS macro to maintain
backward and forward compatibility and has the following "optional"
attach attributes:

* existing attach_flags, since it's not required when attaching in NONE
  mode. Even though it's quite often used in MULTI and OVERRIDE mode it
  seems to be a good idea to reduce number of arguments to
  bpf_prog_attach_xattr;

* newly introduced attribute of BPF_PROG_ATTACH command: replace_prog_fd
  that is fd of previously attached cgroup-bpf program to replace if
  BPF_F_REPLACE flag is used.

The new function is named to be consistent with other xattr-functions
(bpf_prog_test_run_xattr, bpf_create_map_xattr, bpf_load_program_xattr).

The struct bpf_prog_attach_opts is supposed to be used with
DECLARE_LIBBPF_OPTS macro.

Signed-off-by: Andrey Ignatov <rdna@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/bd6e0732303eb14e4b79cb128268d9e9ad6db208.1576741281.git.rdna@fb.com

bpf: Support replacing cgroup-bpf program in MULTI mode

The common use-case in production is to have multiple cgroup-bpf
programs per attach type that cover multiple use-cases. Such programs
are attached with BPF_F_ALLOW_MULTI and can be maintained by different
people.

Order of programs usually matters, for example imagine two egress
programs: the first one drops packets and the second one counts packets.
If they're swapped the result of counting program will be different.

It brings operational challenges with updating cgroup-bpf program(s)
attached with BPF_F_ALLOW_MULTI since there is no way to replace a
program:

* One way to update is to detach all programs first and then attach the
  new version(s) again in the right order. This introduces an
  interruption in the work a program is doing and may not be acceptable
  (e.g. if it's egress firewall);

* Another way is attach the new version of a program first and only then
  detach the old version. This introduces the time interval when two
  versions of same program are working, what may not be acceptable if a
  program is not idempotent. It also imposes additional burden on
  program developers to make sure that two versions of their program can
  co-exist.

Solve the problem by introducing a "replace" mode in BPF_PROG_ATTACH
command for cgroup-bpf programs being attached with BPF_F_ALLOW_MULTI
flag. This mode is enabled by newly introduced BPF_F_REPLACE attach flag
and bpf_attr.replace_bpf_fd attribute to pass fd of the old program to
replace

That way user can replace any program among those attached with
BPF_F_ALLOW_MULTI flag without the problems described above.

Details of the new API:

* If BPF_F_REPLACE is set but replace_bpf_fd doesn't have valid
  descriptor of BPF program, BPF_PROG_ATTACH will return corresponding
  error (EINVAL or EBADF).

* If replace_bpf_fd has valid descriptor of BPF program but such a
  program is not attached to specified cgroup, BPF_PROG_ATTACH will
  return ENOENT.

BPF_F_REPLACE is introduced to make the user intent clear, since
replace_bpf_fd alone can't be used for this (its default value, 0, is a
valid fd). BPF_F_REPLACE also makes it possible to extend the API in the
future (e.g. add BPF_F_BEFORE and BPF_F_AFTER if needed).

Signed-off-by: Andrey Ignatov <rdna@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Acked-by: Andrii Narkyiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/30cd850044a0057bdfcaaf154b7d2f39850ba813.1576741281.git.rdna@fb.com

bpf: Remove unused new_flags in hierarchy_allows_attach()

new_flags is unused, remove it.

Signed-off-by: Andrey Ignatov <rdna@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/2c49b30ab750f93cfef04a1e40b097d70c3a39a1.1576741281.git.rdna@fb.com

bpf: Simplify __cgroup_bpf_attach

__cgroup_bpf_attach has a lot of identical code to handle two scenarios:
BPF_F_ALLOW_MULTI is set and unset.

Simplify it by splitting the two main steps:

* First, the decision is made whether a new bpf_prog_list entry should
  be allocated or existing entry should be reused for the new program.
  This decision is saved in replace_pl pointer;

* Next, replace_pl pointer is used to handle both possible states of
  BPF_F_ALLOW_MULTI flag (set / unset) instead of doing similar work for
  them separately.

This splitting, in turn, allows to make further simplifications:

* The check for attaching same program twice in BPF_F_ALLOW_MULTI mode
  can be done before allocating cgroup storage, so that if user tries to
  attach same program twice no alloc/free happens as it was before;

* pl_was_allocated becomes redundant so it's removed.

Signed-off-by: Andrey Ignatov <rdna@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/c6193db6fe630797110b0d3ff06c125d093b834c.1576741281.git.rdna@fb.com

Merge branch 'simplify-do_redirect'

Björn Töpel says:

====================
This series aims to simplify the XDP maps and
xdp_do_redirect_map()/xdp_do_flush_map(), and to crank out some more
performance from XDP_REDIRECT scenarios.

The first part of the series simplifies all XDP_REDIRECT capable maps,
so that __XXX_flush_map() does not require the map parameter, by
moving the flush list from the map to global scope.

This results in that the map_to_flush member can be removed from
struct bpf_redirect_info, and its corresponding logic.

Simpler code, and more performance due to that checks/code per-packet
is moved to flush.

Pre-series performance:
  $ sudo taskset -c 22 ./xdpsock -i enp134s0f0 -q 20 -n 1 -r -z

   sock0@enp134s0f0:20 rxdrop xdp-drv
                  pps         pkts        1.00
  rx              20,797,350  230,942,399
  tx              0           0

  $ sudo ./xdp_redirect_cpu --dev enp134s0f0 --cpu 22 xdp_cpu_map0

  Running XDP/eBPF prog_name:xdp_cpu_map5_lb_hash_ip_pairs
  XDP-cpumap      CPU:to  pps            drop-pps    extra-info
  XDP-RX          20      7723038        0           0
  XDP-RX          total   7723038        0
  cpumap_kthread  total   0              0           0
  redirect_err    total   0              0
  xdp_exception   total   0              0

Post-series performance:
  $ sudo taskset -c 22 ./xdpsock -i enp134s0f0 -q 20 -n 1 -r -z

   sock0@enp134s0f0:20 rxdrop xdp-drv
                  pps         pkts        1.00
  rx              21,524,979  86,835,327
  tx              0           0

  $ sudo ./xdp_redirect_cpu --dev enp134s0f0 --cpu 22 xdp_cpu_map0

  Running XDP/eBPF prog_name:xdp_cpu_map5_lb_hash_ip_pairs
  XDP-cpumap      CPU:to  pps            drop-pps    extra-info
  XDP-RX          20      7840124        0           0
  XDP-RX          total   7840124        0
  cpumap_kthread  total   0              0           0
  redirect_err    total   0              0
  xdp_exception   total   0              0

Results: +3.5% and +1.5% for the ubenchmarks.

v1->v2 [1]:
  * Removed 'unused-variable' compiler warning (Jakub)

[1] https://lore.kernel.org/bpf/20191218105400.2895-1-bjorn.topel@gmail.com/
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

xdp: Simplify __bpf_tx_xdp_map()

The explicit error checking is not needed. Simply return the error
instead.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-9-bjorn.topel@gmail.com

xdp: Remove map_to_flush and map swap detection

Now that all XDP maps that can be used with bpf_redirect_map() tracks
entries to be flushed in a global fashion, there is not need to track
that the map has changed and flush from xdp_do_generic_map()
anymore. All entries will be flushed in xdp_do_flush_map().

This means that the map_to_flush can be removed, and the corresponding
checks. Moving the flush logic to one place, xdp_do_flush_map(), give
a bulking behavior and performance boost.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-8-bjorn.topel@gmail.com

xdp: Make cpumap flush_list common for all map instances

The cpumap flush list is used to track entries that need to flushed
from via the xdp_do_flush_map() function. This list used to be
per-map, but there is really no reason for that. Instead make the
flush list global for all devmaps, which simplifies __cpu_map_flush()
and cpu_map_alloc().

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-7-bjorn.topel@gmail.com

xdp: Make devmap flush_list common for all map instances

The devmap flush list is used to track entries that need to flushed
from via the xdp_do_flush_map() function. This list used to be
per-map, but there is really no reason for that. Instead make the
flush list global for all devmaps, which simplifies __dev_map_flush()
and dev_map_init_map().

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-6-bjorn.topel@gmail.com

xsk: Make xskmap flush_list common for all map instances

The xskmap flush list is used to track entries that need to flushed
from via the xdp_do_flush_map() function. This list used to be
per-map, but there is really no reason for that. Instead make the
flush list global for all xskmaps, which simplifies __xsk_map_flush()
and xsk_map_alloc().

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-5-bjorn.topel@gmail.com

xdp: Fix graze->grace type-o in cpumap comments

Simple spelling fix.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-4-bjorn.topel@gmail.com

xdp: Simplify cpumap cleanup

After the RCU flavor consolidation [1], call_rcu() and
synchronize_rcu() waits for preempt-disable regions (NAPI) in addition
to the read-side critical sections. As a result of this, the cleanup
code in cpumap can be simplified

* There is no longer a need to flush in __cpu_map_entry_free, since we
  know that this has been done when the call_rcu() callback is
  triggered.

* When freeing the map, there is no need to explicitly wait for a
  flush. It's guaranteed to be done after the synchronize_rcu() call
  in cpu_map_free().

[1] https://lwn.net/Articles/777036/

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-3-bjorn.topel@gmail.com

xdp: Simplify devmap cleanup

After the RCU flavor consolidation [1], call_rcu() and
synchronize_rcu() waits for preempt-disable regions (NAPI) in addition
to the read-side critical sections. As a result of this, the cleanup
code in devmap can be simplified

* There is no longer a need to flush in __dev_map_entry_free, since we
  know that this has been done when the call_rcu() callback is
  triggered.

* When freeing the map, there is no need to explicitly wait for a
  flush. It's guaranteed to be done after the synchronize_rcu() call
  in dev_map_free(). The rcu_barrier() is still needed, so that the
  map is not freed prior the elements.

[1] https://lwn.net/Articles/777036/

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219061006.21980-2-bjorn.topel@gmail.com

bpf: Remove unnecessary assertion on fp_old

The two callers of bpf_prog_realloc - bpf_patch_insn_single and
bpf_migrate_filter dereference the struct fp_old, before passing
it to the function. Thus assertion to check fp_old is unnecessary
and can be removed.

Signed-off-by: Aditya Pakki <pakki001@umn.edu>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219175735.19231-1-pakki001@umn.edu

libbpf: Fix another __u64 printf warning

Fix yet another printf warning for %llu specifier on ppc64le. This time size_t
casting won't work, so cast to verbose `unsigned long long`.

Fixes: 166750bc1dd2 ("libbpf: Support libbpf-provided extern variables")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219052103.3515-1-andriin@fb.com

libbpf: Fix printing of ulimit value

Naresh pointed out that libbpf builds fail on 32-bit architectures because
rlimit.rlim_cur is defined as 'unsigned long long' on those architectures.
Fix this by using %zu in printf and casting to size_t.

Fixes: dc3a2d254782 ("libbpf: Print hint about ulimit when getting permission denied error")
Reported-by: Naresh Kamboju <naresh.kamboju@linaro.org>
Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219090236.905059-1-toke@redhat.com

selftests/bpf: Fix test_attach_probe

Fix two issues in test_attach_probe:

1. it was not able to parse /proc/self/maps beyond the first line,
   since %s means parse string until white space.
2. offset has to be accounted for otherwise uprobed address is incorrect.

Fixes: 1e8611bbdfc9 ("selftests/bpf: add kprobe/uprobe selftests")
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219020442.1922617-1-ast@kernel.org

libbpf: Add missing newline in opts validation macro

The error log output in the opts validation macro was missing a newline.

Fixes: 2ce8450ef5a3 ("libbpf: add bpf_object__open_{file, mem} w/ extensible opts")
Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219120714.928380-1-toke@redhat.com

Merge branch 'bpf-riscv-jit-improvements'

Björn Töpel says:

====================
This series contain one non-critical fix, support for far jumps, and
some optimizations for the BPF JIT.

Previously, the JIT only supported 12b branch targets for conditional
branches, and 21b for unconditional branches. Starting with this
series, 32b branching is supported.

As part of supporting far jumps, branch relaxation was introduced. The
idea is to start with a pessimistic jump (e.g. auipc/jalr) and for
each pass the JIT will have an opportunity to pick a better
instruction (e.g. jal) and shrink the image. Instead of two passes,
the JIT requires more passes. It typically converges after 3 passes.

The optimizations mentioned in the subject are for calls and tail
calls. In the tail call generation we can save one instruction by
using the offset in jalr. Calls are optimized by doing (auipc)/jal(r)
relative jumps instead of loading the entire absolute address and
doing jalr. This required that the JIT image allocator was made RISC-V
specific, so we can ensure that the JIT image and the kernel text are
in range (32b).

The last two patches of the series is not critical to the series, but
are two UAPI build issues for BPF events. A closer look from the
RV-folks would be much appreciated.

The test_bpf.ko module, selftests/bpf/test_verifier and
selftests/seccomp/seccomp_bpf pass all tests.

RISC-V is still missing proper kprobe and tracepoint support, so a lot
of BPF selftests cannot be run.

v1->v2: [1]
 * Removed unused function parameter from emit_branch()
 * Added patch to support far branch in tail call emit

[1] https://lore.kernel.org/bpf/20191209173136.29615-1-bjorn.topel@gmail.com/
====================

Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>

riscv, perf: Add arch specific perf_arch_bpf_user_pt_regs

RISC-V was missing a proper perf_arch_bpf_user_pt_regs macro for
CONFIG_PERF_EVENT builds.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-10-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Add missing uapi header for BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs

Add missing uapi header the BPF_PROG_TYPE_PERF_EVENT programs by
exporting struct user_regs_struct instead of struct pt_regs which is
in-kernel only.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-9-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Optimize calls

Instead of using emit_imm() and emit_jalr() which can expand to six
instructions, start using jal or auipc+jalr.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-8-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Provide RISC-V specific JIT image alloc/free

This commit makes sure that the JIT images is kept close to the kernel
text, so BPF calls can use relative calling with auipc/jalr or jal
instead of loading the full 64-bit address and jalr.

The BPF JIT image region is 128 MB before the kernel text.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-7-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Optimize BPF tail calls

Remove one addi, and instead use the offset part of jalr.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-6-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Add support for far jumps and exits

This commit add support for far (offset > 21b) jumps and exits.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Reviewed-by: Luke Nelson <lukenels@cs.washington.edu>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-5-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Add support for far branching when emitting tail call

Start use the emit_branch() function in the tail call emitter in order
to support far branching.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-4-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Add support for far branching

This commit adds branch relaxation to the BPF JIT, and with that
support for far (offset greater than 12b) branching.

The branch relaxation requires more than two passes to converge. For
most programs it is three passes, but for larger programs it can be
more.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Reviewed-by: Luke Nelson <lukenels@cs.washington.edu>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-3-bjorn.topel@gmail.com

riscv, bpf: Fix broken BPF tail calls

The BPF JIT incorrectly clobbered the a0 register, and did not flag
usage of s5 register when BPF stack was being used.

Fixes: 2353ecc6f91f ("bpf, riscv: add BPF JIT for RV64G")
Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216091343.23260-2-bjorn.topel@gmail.com

Merge branch 'libbpf-extern-followups'

Andrii Nakryiko says:

====================
Based on latest feedback and discussions, this patch set implements the
following changes:

- Kconfig-provided externs have to be in .kconfig section, for which
  bpf_helpers.h provides convenient __kconfig macro (Daniel);
- instead of allowing to override Kconfig file path, switch this to ability to
  extend and override system Kconfig with user-provided custom values (Alexei);
- BTF is required when externs are used.
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: BTF is required when externs are present

BTF is required to get type information about extern variables.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219002837.3074619-4-andriin@fb.com

libbpf: Allow to augment system Kconfig through extra optional config

Instead of all or nothing approach of overriding Kconfig file location, allow
to extend it with extra values and override chosen subset of values though
optional user-provided extra config, passed as a string through open options'
.kconfig option. If same config key is present in both user-supplied config
and Kconfig, user-supplied one wins. This allows applications to more easily
test various conditions despite host kernel's real configuration. If all of
BPF object's __kconfig externs are satisfied from user-supplied config, system
Kconfig won't be read at all.

Simplify selftests by not needing to create temporary Kconfig files.

Suggested-by: Alexei Starovoitov <ast@fb.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219002837.3074619-3-andriin@fb.com

libbpf: Put Kconfig externs into .kconfig section

Move Kconfig-provided externs into custom .kconfig section. Add __kconfig into
bpf_helpers.h for user convenience. Update selftests accordingly.

Suggested-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191219002837.3074619-2-andriin@fb.com

libbpf: Add bpf_link__disconnect() API to preserve underlying BPF resource

There are cases in which BPF resource (program, map, etc) has to outlive
userspace program that "installed" it in the system in the first place.
When BPF program is attached, libbpf returns bpf_link object, which
is supposed to be destroyed after no longer necessary through
bpf_link__destroy() API. Currently, bpf_link destruction causes both automatic
detachment and frees up any resources allocated to for bpf_link in-memory
representation. This is inconvenient for the case described above because of
coupling of detachment and resource freeing.

This patch introduces bpf_link__disconnect() API call, which marks bpf_link as
disconnected from its underlying BPF resouces. This means that when bpf_link
is destroyed later, all its memory resources will be freed, but BPF resource
itself won't be detached.

This design allows to follow strict and resource-leak-free design by default,
while giving easy and straightforward way for user code to opt for keeping BPF
resource attached beyond lifetime of a bpf_link. For some BPF programs (i.e.,
FS-based tracepoints, kprobes, raw tracepoint, etc), user has to make sure to
pin BPF program to prevent kernel to automatically detach it on process exit.
This should typically be achived by pinning BPF program (or map in some cases)
in BPF FS.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191218225039.2668205-1-andriin@fb.com

bpf: Allow to change skb mark in test_run

allow to pass skb's mark field into bpf_prog_test_run ctx
for BPF_PROG_TYPE_SCHED_CLS prog type. that would allow
to test bpf programs which are doing decision based on this
field

Signed-off-by: Nikita V. Shirokov <tehnerd@tehnerd.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpftool: Work-around rst2man conversion bug

Work-around what appears to be a bug in rst2man convertion tool, used to
create man pages out of reStructureText-formatted documents. If text line
starts with dot, rst2man will put it in resulting man file verbatim. This
seems to cause man tool to interpret it as a directive/command (e.g., `.bs`), and
subsequently not render entire line because it's unrecognized one.

Enclose '.xxx' words in extra formatting to work around.

Fixes: cb21ac588546 ("bpftool: Add gen subcommand manpage")
Reported-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191218221707.2552199-1-andriin@fb.com

bpftool: Simplify format string to not use positional args

Change format string referring to just single argument out of two available.
Some versions of libc can reject such format string.

Reported-by: Nikita Shirokov <tehnerd@tehnerd.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191218214314.2403729-1-andriin@fb.com

Merge branch 'skel-fixes'

Andrii Nakryiko says:

====================
Simplify skeleton usage by embedding source BPF object file inside skeleton
itself. This allows to keep skeleton and object file in sync at all times with
no chance of confusion.

Also, add bpftool-gen.rst manpage, explaining concepts and ideas behind
skeleton. In examples section it also includes a complete small BPF
application utilizing skeleton, as a demonstration of API.

Patch #2 also removes BPF_EMBED_OBJ, as there is currently no use of it.

v2->v3:
- (void) in no-args function (Alexei);
- bpftool-gen.rst code block formatting fix (Alexei);
- simplified xxx__create_skeleton to fill in obj and return error code;

v1->v2:
- remove whitespace from empty lines in code blocks (Yonghong).
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpftool: Add gen subcommand manpage

Add bpftool-gen.rst describing skeleton on the high level. Also include
a small, but complete, example BPF app (BPF side, userspace side, generated
skeleton) in example section to demonstrate skeleton API and its usage.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191218052552.2915188-4-andriin@fb.com

libbpf: Remove BPF_EMBED_OBJ macro from libbpf.h

Drop BPF_EMBED_OBJ and struct bpf_embed_data now that skeleton automatically
embeds contents of its source object file. While BPF_EMBED_OBJ is useful
independently of skeleton, we are currently don't have any use cases utilizing
it, so let's remove them until/if we need it.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191218052552.2915188-3-andriin@fb.com

bpftool, selftests/bpf: Embed object file inside skeleton

Embed contents of BPF object file used for BPF skeleton generation inside
skeleton itself. This allows to keep BPF object file and its skeleton in sync
at all times, and simpifies skeleton instantiation.

Also switch existing selftests to not require BPF_EMBED_OBJ anymore.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191218052552.2915188-2-andriin@fb.com

libbpf: Reduce log level for custom section names

Libbpf is trying to recognize BPF program type based on its section name
during bpf_object__open() phase. This is not strictly enforced and user code
has ability to specify/override correct BPF program type after open.  But if
BPF program is using custom section name, libbpf will still emit warnings,
which can be quite annoying to users. This patch reduces log level of
information messages emitted by libbpf if section name is not canonical. User
can still get a list of all supported section names as debug-level message.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191217234228.1739308-1-andriin@fb.com

libbpf: Fix libbpf_common.h when installing libbpf through 'make install'

This fixes two issues with the newly introduced libbpf_common.h file:

- The header failed to include <string.h> for the definition of memset()
- The new file was not included in the install_headers rule in the Makefile

Both of these issues cause breakage when installing libbpf with 'make
install' and trying to use it in applications.

Fixes: 544402d4b493 ("libbpf: Extract common user-facing helpers")
Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191217112810.768078-1-toke@redhat.com

selftests/bpf: More succinct Makefile output

Similarly to bpftool/libbpf output, make selftests/bpf output succinct
per-item output line. Output is roughly as follows:

$ make
...
  CLANG-LLC [test_maps] pyperf600.o
  CLANG-LLC [test_maps] strobemeta.o
  CLANG-LLC [test_maps] pyperf100.o
  EXTRA-OBJ [test_progs] cgroup_helpers.o
  EXTRA-OBJ [test_progs] trace_helpers.o
     BINARY test_align
     BINARY test_verifier_log
   GEN-SKEL [test_progs] fexit_bpf2bpf.skel.h
   GEN-SKEL [test_progs] test_global_data.skel.h
   GEN-SKEL [test_progs] sendmsg6_prog.skel.h
...

To see the actual command invocation, verbose mode can be turned on with V=1
argument:

$ make V=1

... very verbose output ...

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191217061425.2346359-1-andriin@fb.com

libbpf: Add zlib as a dependency in pkg-config template

List zlib as another dependency of libbpf in pkg-config template.
Verified it is correctly resolved to proper -lz flag:

$ make DESTDIR=/tmp/libbpf-install install
$ pkg-config --libs /tmp/libbpf-install/usr/local/lib64/pkgconfig/libbpf.pc
-L/usr/local/lib64 -lbpf
$ pkg-config --libs --static /tmp/libbpf-install/usr/local/lib64/pkgconfig/libbpf.pc
-L/usr/local/lib64 -lbpf -lelf -lz

Fixes: 166750bc1dd2 ("libbpf: Support libbpf-provided extern variables")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Cc: Luca Boccassi <bluca@debian.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216183830.3972964-1-andriin@fb.com

libbpf: Print hint about ulimit when getting permission denied error

Probably the single most common error newcomers to XDP are stumped by is
the 'permission denied' error they get when trying to load their program
and 'ulimit -l' is set too low. For examples, see [0], [1].

Since the error code is UAPI, we can't change that. Instead, this patch
adds a few heuristics in libbpf and outputs an additional hint if they are
met: If an EPERM is returned on map create or program load, and geteuid()
shows we are root, and the current RLIMIT_MEMLOCK is not infinity, we
output a hint about raising 'ulimit -l' as an additional log line.

[0] https://marc.info/?l=xdp-newbies&m=157043612505624&w=2
[1] https://github.com/xdp-project/xdp-tutorial/issues/86

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Jesper Dangaard Brouer <brouer@redhat.com>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216181204.724953-1-toke@redhat.com

samples/bpf: Attach XDP programs in driver mode by default

When attaching XDP programs, userspace can set flags to request the attach
mode (generic/SKB mode, driver mode or hw offloaded mode). If no such flags
are requested, the kernel will attempt to attach in driver mode, and then
silently fall back to SKB mode if this fails.

The silent fallback is a major source of user confusion, as users will try
to load a program on a device without XDP support, and instead of an error
they will get the silent fallback behaviour, not notice, and then wonder
why performance is not what they were expecting.

In an attempt to combat this, let's switch all the samples to default to
explicitly requesting driver-mode attach. As part of this, ensure that all
the userspace utilities have a switch to enable SKB mode. For those that
have a switch to request driver mode, keep it but turn it into a no-op.

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Jesper Dangaard Brouer <brouer@redhat.com>
Acked-by: David Ahern <dsahern@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216110742.364456-1-toke@redhat.com

samples/bpf: Set -fno-stack-protector when building BPF programs

It seems Clang can in some cases turn on stack protection by default, which
doesn't work with BPF. This was reported once before[0], but it seems the
flag to explicitly turn off the stack protector wasn't added to the
Makefile, so do that now.

The symptom of this is compile errors like the following:

error: <unknown>:0:0: in function bpf_prog1 i32 (%struct.__sk_buff*): A call to built-in function '__stack_chk_fail' is not supported.

[0] https://www.spinics.net/lists/netdev/msg556400.html

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216103819.359535-1-toke@redhat.com

samples/bpf: Add missing -lz to TPROGS_LDLIBS

Since libbpf now links against zlib, this needs to be included in the
linker invocation for the userspace programs in samples/bpf that link
statically against libbpf.

Fixes: 166750bc1dd2 ("libbpf: Support libbpf-provided extern variables")
Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216102405.353834-1-toke@redhat.com

samples/bpf: Reintroduce missed build targets

Add xdp_redirect and per_socket_stats_example in build targets.
They got removed from build targets in Makefile reorganization.

Fixes: 1d97c6c2511f ("samples/bpf: Base target programs rules on Makefile.target")
Signed-off-by: Prashant Bhole <prashantbhole.linux@gmail.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216071619.25479-1-prashantbhole.linux@gmail.com

bpftool: Fix compilation warning on shadowed variable

The ident variable has already been declared at the top of the function
and doesn't need to be re-declared.

Fixes: 985ead416df39 ("bpftool: Add skeleton codegen command")
Signed-off-by: Paul Chaignon <paul.chaignon@orange.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216112733.GA28366@Omicron

libbpf: Fix build by renaming variables

In btf__align_of() variable name 't' is shadowed by inner block
declaration of another variable with same name. Patch renames
variables in order to fix it.

  CC       sharedobjs/btf.o
btf.c: In function ‘btf__align_of’:
btf.c:303:21: error: declaration of ‘t’ shadows a previous local [-Werror=shadow]
  303 |   int i, align = 1, t;
      |                     ^
btf.c:283:25: note: shadowed declaration is here
  283 |  const struct btf_type *t = btf__type_by_id(btf, id);
      |

Fixes: 3d208f4ca111 ("libbpf: Expose btf__align_of() API")
Signed-off-by: Prashant Bhole <prashantbhole.linux@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Tested-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191216082738.28421-1-prashantbhole.linux@gmail.com

Merge branch 'support-flex-arrays'

Andrii Nakryiko says:

====================
Add support for flexible array accesses in a relocatable manner in BPF CO-RE.
It's a typical pattern in C, and kernel in particular, to provide
a fixed-length struct with zero-sized or dimensionless array at the end. In
such cases variable-sized array contents follows immediately after the end of
a struct. This patch set adds support for such access pattern by allowing
accesses to such arrays.

Patch #1 adds libbpf support. Patch #2 adds few test cases for validation.
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Add flexible array relocation tests

Add few tests validation CO-RE relocation handling of flexible array accesses.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191215070844.1014385-3-andriin@fb.com

libbpf: Support flexible arrays in CO-RE

Some data stuctures in kernel are defined with either zero-sized array or
flexible (dimensionless) array at the end of a struct. Actual data of such
array follows in memory immediately after the end of that struct, forming its
variable-sized "body" of elements. Support such access pattern in CO-RE
relocation handling.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191215070844.1014385-2-andriin@fb.com

Merge branch 'extern-var-support'

Andrii Nakryiko says:

====================
It's often important for BPF program to know kernel version or some specific
config values (e.g., CONFIG_HZ to convert jiffies to seconds) and change or
adjust program logic based on their values. As of today, any such need has to
be resolved by recompiling BPF program for specific kernel and kernel
configuration. In practice this is usually achieved by using BCC and its
embedded LLVM/Clang. With such set up #ifdef CONFIG_XXX and similar
compile-time constructs allow to deal with kernel varieties.

With CO-RE (Compile Once – Run Everywhere) approach, this is not an option,
unfortunately. All such logic variations have to be done as a normal
C language constructs (i.e., if/else, variables, etc), not a preprocessor
directives. This patch series add support for such advanced scenarios through
C extern variables. These extern variables will be recognized by libbpf and
supplied through extra .extern internal map, similarly to global data. This
.extern map is read-only, which allows BPF verifier to track its content
precisely as constants. That gives an opportunity to have pre-compiled BPF
program, which can potentially use BPF functionality (e.g., BPF helpers) or
kernel features (types, fields, etc), that are available only on a subset of
targeted kernels, while effectively eleminating (through verifier's dead code
detection) such unsupported functionality for other kernels (typically, older
versions). Patch #3 explicitly tests a scenario of using unsupported BPF
helper, to validate the approach.

This patch set heavily relies on BTF type information emitted by compiler for
each extern variable declaration. Based on specific types, libbpf does strict
checks of config data values correctness. See patch #1 for details.

Outline of the patch set:
- patch #1 does a small clean up of internal map names contants;
- patch #2 adds all of the libbpf internal machinery for externs support,
  including setting up BTF information for .extern data section;
- patch #3 adds support for .extern into BPF skeleton;
- patch #4 adds externs selftests, as well as enhances test_skeleton.c test to
  validate mmap()-ed .extern datasection functionality.

v3->v4:
- clean up copyrights and rebase onto latest skeleton patches (Alexei);

v2->v3:
- truncate too long strings (Alexei);
- clean ups, adding comments (Alexei);

v1->v2:
- use BTF type information for externs (Alexei);
- add strings support;
- add BPF skeleton support for .extern.
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Add tests for libbpf-provided externs

Add a set of tests validating libbpf-provided extern variables. One crucial
feature that's tested is dead code elimination together with using invalid BPF
helper. CONFIG_MISSING is not supposed to exist and should always be specified
by libbpf as zero, which allows BPF verifier to correctly do branch pruning
and not fail validation, when invalid BPF helper is called from dead if branch.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014710.3449601-5-andriin@fb.com

bpftool: Generate externs datasec in BPF skeleton

Add support for generation of mmap()-ed read-only view of libbpf-provided
extern variables. As externs are not supposed to be provided by user code
(that's what .data, .bss, and .rodata is for), don't mmap() it initially. Only
after skeleton load is performed, map .extern contents as read-only memory.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014710.3449601-4-andriin@fb.com

libbpf: Support libbpf-provided extern variables

Add support for extern variables, provided to BPF program by libbpf. Currently
the following extern variables are supported:
  - LINUX_KERNEL_VERSION; version of a kernel in which BPF program is
    executing, follows KERNEL_VERSION() macro convention, can be 4- and 8-byte
    long;
  - CONFIG_xxx values; a set of values of actual kernel config. Tristate,
    boolean, strings, and integer values are supported.

Set of possible values is determined by declared type of extern variable.
Supported types of variables are:
- Tristate values. Are represented as `enum libbpf_tristate`. Accepted values
  are **strictly** 'y', 'n', or 'm', which are represented as TRI_YES, TRI_NO,
  or TRI_MODULE, respectively.
- Boolean values. Are represented as bool (_Bool) types. Accepted values are
  'y' and 'n' only, turning into true/false values, respectively.
- Single-character values. Can be used both as a substritute for
  bool/tristate, or as a small-range integer:
  - 'y'/'n'/'m' are represented as is, as characters 'y', 'n', or 'm';
  - integers in a range [-128, 127] or [0, 255] (depending on signedness of
    char in target architecture) are recognized and represented with
    respective values of char type.
- Strings. String values are declared as fixed-length char arrays. String of
  up to that length will be accepted and put in first N bytes of char array,
  with the rest of bytes zeroed out. If config string value is longer than
  space alloted, it will be truncated and warning message emitted. Char array
  is always zero terminated. String literals in config have to be enclosed in
  double quotes, just like C-style string literals.
- Integers. 8-, 16-, 32-, and 64-bit integers are supported, both signed and
  unsigned variants. Libbpf enforces parsed config value to be in the
  supported range of corresponding integer type. Integers values in config can
  be:
  - decimal integers, with optional + and - signs;
  - hexadecimal integers, prefixed with 0x or 0X;
  - octal integers, starting with 0.

Config file itself is searched in /boot/config-$(uname -r) location with
fallback to /proc/config.gz, unless config path is specified explicitly
through bpf_object_open_opts' kernel_config_path option. Both gzipped and
plain text formats are supported. Libbpf adds explicit dependency on zlib
because of this, but this shouldn't be a problem, given libelf already depends
on zlib.

All detected extern variables, are put into a separate .extern internal map.
It, similarly to .rodata map, is marked as read-only from BPF program side, as
well as is frozen on load. This allows BPF verifier to track extern values as
constants and perform enhanced branch prediction and dead code elimination.
This can be relied upon for doing kernel version/feature detection and using
potentially unsupported field relocations or BPF helpers in a CO-RE-based BPF
program, while still having a single version of BPF program running on old and
new kernels. Selftests are validating this explicitly for unexisting BPF
helper.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014710.3449601-3-andriin@fb.com

libbpf: Extract internal map names into constants

Instead of duplicating string literals, keep them in one place and consistent.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014710.3449601-2-andriin@fb.com

Merge branch 'bpf-obj-skel'

Andrii Nakryiko says:

====================
This patch set introduces an alternative and complimentary to existing libbpf
API interface for working with BPF objects, maps, programs, and global data
from userspace side. This approach is relying on code generation. bpftool
produces a struct (a.k.a. skeleton) tailored and specific to provided BPF
object file. It includes hard-coded fields and data structures for every map,
program, link, and global data present.

Altogether this approach significantly reduces amount of userspace boilerplate
code required to open, load, attach, and work with BPF objects. It improves
attach/detach story, by providing pre-allocated space for bpf_links, and
ensuring they are properly detached on shutdown. It allows to do away with by
name/title lookups of maps and programs, because libbpf's skeleton API, in
conjunction with generated code from bpftool, is filling in hard-coded fields
with actual pointers to corresponding struct bpf_map/bpf_program/bpf_link.

Also, thanks to BPF array mmap() support, working with global data (variables)
from userspace is now as natural as it is from BPF side: each variable is just
a struct field inside skeleton struct. Furthermore, this allows to have
a natural way for userspace to pre-initialize global data (including
previously impossible to initialize .rodata) by just assigning values to the
same per-variable fields. Libbpf will carefully take into account this
initialization image, will use it to pre-populate BPF maps at creation time,
and will re-mmap() BPF map's contents at exactly the same userspace memory
address such that it can continue working with all the same pointers without
any interruptions. If kernel doesn't support mmap(), global data will still be
successfully initialized, but after map creation global data structures inside
skeleton will be NULL-ed out. This allows userspace application to gracefully
handle lack of mmap() support, if necessary.

A bunch of selftests are also converted to using skeletons, demonstrating
significant simplification of userspace part of test and reduction in amount
of code necessary.

v3->v4:
- add OPTS_VALID check to btf_dump__emit_type_decl (Alexei);
- expose skeleton as LIBBPF_API functions (Alexei);
- copyright clean up, update internal map init refactor (Alexei);

v2->v3:
- make skeleton part of public API;
- expose btf_dump__emit_type_decl and btf__align_of APIs;
- move LIBBPF_API and DECLARE_LIBBPF_OPTS into libbpf_common.h for reuse;

v1->v2:
- checkpatch.pl and reverse Christmas tree styling (Jakub);
- sanitize variable names to accomodate in-function static vars;

rfc->v1:
- runqslower moved out into separate patch set waiting for vmlinux.h
  improvements;
- skeleton generation code deals with unknown internal maps more gracefully.
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpftool: Add `gen skeleton` BASH completions

Add BASH completions for gen sub-command.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Cc: Quentin Monnet <quentin.monnet@netronome.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-18-andriin@fb.com

selftests/bpf: Add test validating data section to struct convertion layout

Add a simple selftests validating datasection-to-struct layour dumping. Global
variables are constructed in such a way as to cause both natural and
artificial padding (through custom alignment requirement).

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-17-andriin@fb.com

selftests/bpf: Convert few more selftest to skeletons

Convert few more selftests to use generated BPF skeletons as a demonstration
on how to use it.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-16-andriin@fb.com

selftests/bpf: Add BPF skeletons selftests and convert attach_probe.c

Add BPF skeleton generation to selftest/bpf's Makefile. Convert attach_probe.c
to use skeleton.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-15-andriin@fb.com

bpftool: Add skeleton codegen command

Add `bpftool gen skeleton` command, which takes in compiled BPF .o object file
and dumps a BPF skeleton struct and related code to work with that skeleton.
Skeleton itself is tailored to a specific structure of provided BPF object
file, containing accessors (just plain struct fields) for every map and
program, as well as dedicated space for bpf_links. If BPF program is using
global variables, corresponding structure definitions of compatible memory
layout are emitted as well, making it possible to initialize and subsequently
read/update global variables values using simple and clear C syntax for
accessing fields. This skeleton majorly improves usability of
opening/loading/attaching of BPF object, as well as interacting with it
throughout the lifetime of loaded BPF object.

Generated skeleton struct has the following structure:

struct <object-name> {
/* used by libbpf's skeleton API */
struct bpf_object_skeleton *skeleton;
/* bpf_object for libbpf APIs */
struct bpf_object *obj;
struct {
/* for every defined map in BPF object: */
struct bpf_map *<map-name>;
} maps;
struct {
/* for every program in BPF object: */
struct bpf_program *<program-name>;
} progs;
struct {
/* for every program in BPF object: */
struct bpf_link *<program-name>;
} links;
/* for every present global data section: */
struct <object-name>__<one of bss, data, or rodata> {
/* memory layout of corresponding data section,
 * with every defined variable represented as a struct field
 * with exactly the same type, but without const/volatile
 * modifiers, e.g.:
 */
 int *my_var_1;
 ...
} *<one of bss, data, or rodata>;
};

This provides great usability improvements:
- no need to look up maps and programs by name, instead just
  my_obj->maps.my_map or my_obj->progs.my_prog would give necessary
  bpf_map/bpf_program pointers, which user can pass to existing libbpf APIs;
- pre-defined places for bpf_links, which will be automatically populated for
  program types that libbpf knows how to attach automatically (currently
  tracepoints, kprobe/kretprobe, raw tracepoint and tracing programs). On
  tearing down skeleton, all active bpf_links will be destroyed (meaning BPF
  programs will be detached, if they are attached). For cases in which libbpf
  doesn't know how to auto-attach BPF program, user can manually create link
  after loading skeleton and they will be auto-detached on skeleton
  destruction:

my_obj->links.my_fancy_prog = bpf_program__attach_cgroup_whatever(
my_obj->progs.my_fancy_prog, <whatever extra param);

- it's extremely easy and convenient to work with global data from userspace
  now. Both for read-only and read/write variables, it's possible to
  pre-initialize them before skeleton is loaded:

skel = my_obj__open(raw_embed_data);
my_obj->rodata->my_var = 123;
my_obj__load(skel); /* 123 will be initialization value for my_var */

  After load, if kernel supports mmap() for BPF arrays, user can still read
  (and write for .bss and .data) variables values, but at that point it will
  be directly mmap()-ed to BPF array, backing global variables. This allows to
  seamlessly exchange data with BPF side. From userspace program's POV, all
  the pointers and memory contents stay the same, but mapped kernel memory
  changes to point to created map.
  If kernel doesn't yet support mmap() for BPF arrays, it's still possible to
  use those data section structs to pre-initialize .bss, .data, and .rodata,
  but after load their pointers will be reset to NULL, allowing user code to
  gracefully handle this condition, if necessary.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-14-andriin@fb.com

libbpf: Add BPF object skeleton support

Add new set of APIs, allowing to open/load/attach BPF object through BPF
object skeleton, generated by bpftool for a specific BPF object file. All the
xxx_skeleton() APIs wrap up corresponding bpf_object_xxx() APIs, but
additionally also automate map/program lookups by name, global data
initialization and mmap()-ing, etc.  All this greatly improves and simplifies
userspace usability of working with BPF programs. See follow up patches for
examples.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-13-andriin@fb.com

libbpf: Reduce log level of supported section names dump

It's quite spammy. And now that bpf_object__open() is trying to determine
program type from its section name, we are getting these verbose messages all
the time. Reduce their log level to DEBUG.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-12-andriin@fb.com

libbpf: Postpone BTF ID finding for TRACING programs to load phase

Move BTF ID determination for BPF_PROG_TYPE_TRACING programs to a load phase.
Performing it at open step is inconvenient, because it prevents BPF skeleton
generation on older host kernel, which doesn't contain BTF_KIND_FUNCs
information in vmlinux BTF. This is a common set up, though, when, e.g.,
selftests are compiled on older host kernel, but the test program itself is
executed in qemu VM with bleeding edge kernel. Having this BTF searching
performed at load time allows to successfully use bpf_object__open() for
codegen and inspection of BPF object file.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-11-andriin@fb.com

libbpf: Refactor global data map initialization

Refactor global data map initialization to use anonymous mmap()-ed memory
instead of malloc()-ed one. This allows to do a transparent re-mmap()-ing of
already existing memory address to point to BPF map's memory after
bpf_object__load() step (done in follow up patch). This choreographed setup
allows to have a nice and unsurprising way to pre-initialize read-only (and
r/w as well) maps by user and after BPF map creation keep working with
mmap()-ed contents of this map. All in a way that doesn't require user code to
update any pointers: the illusion of working with memory contents is preserved
before and after actual BPF map instantiation.

Selftests and runqslower example demonstrate this feature in follow up patches.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-10-andriin@fb.com

libbpf: Expose BPF program's function name

Add APIs to get BPF program function name, as opposed to bpf_program__title(),
which returns BPF program function's section name. Function name has a benefit
of being a valid C identifier and uniquely identifies a specific BPF program,
while section name can be duplicated across multiple independent BPF programs.

Add also bpf_object__find_program_by_name(), similar to
bpf_object__find_program_by_title(), to facilitate looking up BPF programs by
their C function names.

Convert one of selftests to new API for look up.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-9-andriin@fb.com

libbpf: Expose BTF-to-C type declaration emitting API

Expose API that allows to emit type declaration and field/variable definition
(if optional field name is specified) in valid C syntax for any provided BTF
type. This is going to be used by bpftool when emitting data section layout as
a struct. As part of making this API useful in a stand-alone fashion, move
initialization of some of the internal btf_dump state to earlier phase.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-8-andriin@fb.com

libbpf: Expose btf__align_of() API

Expose BTF API that calculates type alignment requirements.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-7-andriin@fb.com

libbpf: Extract common user-facing helpers

LIBBPF_API and DECLARE_LIBBPF_OPTS are needed in many public libbpf API
headers. Extract them into libbpf_common.h to avoid unnecessary
interdependency between btf.h, libbpf.h, and bpf.h or code duplication.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-6-andriin@fb.com

libbpf: Add BPF_EMBED_OBJ macro for embedding BPF .o files

Add a convenience macro BPF_EMBED_OBJ, which allows to embed other files
(typically used to embed BPF .o files) into a hosting userspace programs. To
C program it is exposed as struct bpf_embed_data, containing a pointer to
raw data and its size in bytes.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-5-andriin@fb.com

libbpf: Move non-public APIs from libbpf.h to libbpf_internal.h

Few libbpf APIs are not public but currently exposed through libbpf.h to be
used by bpftool. Move them to libbpf_internal.h, where intent of being
non-stable and non-public is much more obvious.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-4-andriin@fb.com

libbpf: Add generic bpf_program__attach()

Generalize BPF program attaching and allow libbpf to auto-detect type (and
extra parameters, where applicable) and attach supported BPF program types
based on program sections. Currently this is supported for:
- kprobe/kretprobe;
- tracepoint;
- raw tracepoint;
- tracing programs (typed raw TP/fentry/fexit).

More types support can be trivially added within this framework.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-3-andriin@fb.com

libbpf: Don't require root for bpf_object__open()

Reorganize bpf_object__open and bpf_object__load steps such that
bpf_object__open doesn't need root access. This was previously done for
feature probing and BTF sanitization. This doesn't have to happen on open,
though, so move all those steps into the load phase.

This is important, because it makes it possible for tools like bpftool, to
just open BPF object file and inspect their contents: programs, maps, BTF,
etc. For such operations it is prohibitive to require root access. On the
other hand, there is a lot of custom libbpf logic in those steps, so its best
avoided for tools to reimplement all that on their own.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191214014341.3442258-2-andriin@fb.com

libbpf: Fix readelf output parsing for Fedora

Fedora binutils has been patched to show "other info" for a symbol at the
end of the line. This was done in order to support unmaintained scripts
that would break with the extra info. [1]

[1] https://src.fedoraproject.org/rpms/binutils/c/b8265c46f7ddae23a792ee8306fbaaeacba83bf8

This in turn has been done to fix the build of ruby, because of checksec.
[2] Thanks Michael Ellerman for the pointer.

[2] https://bugzilla.redhat.com/show_bug.cgi?id=1479302

As libbpf Makefile is not unmaintained, we can simply deal with either
output format, by just removing the "other info" field, as it always comes
inside brackets.

Fixes: 3464afdf11f9 (libbpf: Fix readelf output parsing on powerpc with recent binutils)
Reported-by: Justin Forbes <jmforbes@linuxtx.org>
Signed-off-by: Thadeu Lima de Souza Cascardo <cascardo@canonical.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Cc: Aurelien Jarno <aurelien@aurel32.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213101114.GA3986@calabresa

Merge branch 'bpftool-match-by-name'

Paul Chaignon says:

====================
When working with frequently modified BPF programs, both the ID and the
tag may change.  bpftool currently doesn't provide a "stable" way to match
such programs.  This patchset allows bpftool to match programs and maps by
name.

When given a tag that matches several programs, bpftool currently only
considers the first match.  The first patch changes that behavior to
either process all matching programs (for the show and dump commands) or
error out.  The second patch implements program lookup by name, with the
same behavior as for tags in case of ambiguity.  The last patch implements
map lookup by name.

Changelogs:
  Changes in v2:
    - Fix buffer overflow after realloc.
    - Add example output to commit message.
    - Properly close JSON arrays on errors.
    - Fix style errors (line breaks, for loops, exit labels, type for
      tagname).
    - Move do_show code for argc == 2 to do_show_subset functions.
    - Rebase.
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpftool: Match maps by name

This patch implements lookup by name for maps and changes the behavior of
lookups by tag to be consistent with prog subcommands.  Similarly to
program subcommands, the show and dump commands will return all maps with
the given name (or tag), whereas other commands will error out if several
maps have the same name (resp. tag).

When a map has BTF info, it is dumped in JSON with available BTF info.
This patch requires that all matched maps have BTF info before switching
the output format to JSON.

Signed-off-by: Paul Chaignon <paul.chaignon@orange.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/8de1c9f273860b3ea1680502928f4da2336b853e.1576263640.git.paul.chaignon@gmail.com

bpftool: Match programs by name

When working with frequently modified BPF programs, both the ID and the
tag may change.  bpftool currently doesn't provide a "stable" way to match
such programs.

This patch implements lookup by name for programs.  The show and dump
commands will return all programs with the given name, whereas other
commands will error out if several programs have the same name.

Signed-off-by: Paul Chaignon <paul.chaignon@orange.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Reviewed-by: Quentin Monnet <quentin.monnet@netronome.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/b5fc1a5dcfaeb5f16fc80295cdaa606dd2d91534.1576263640.git.paul.chaignon@gmail.com

bpftool: Match several programs with same tag

When several BPF programs have the same tag, bpftool matches only the
first (in ID order).  This patch changes that behavior such that dump and
show commands return all matched programs.  Commands that require a single
program (e.g., pin and attach) will error out if given a tag that matches
several.  bpftool prog dump will also error out if file or visual are
given and several programs have the given tag.

In the case of the dump command, a program header is added before each
dump only if the tag matches several programs; this patch doesn't change
the output if a single program matches.  The output when several
programs match thus looks as follows.

$ ./bpftool prog dump xlated tag 6deef7357e7b4530
3: cgroup_skb  tag 6deef7357e7b4530  gpl
   0: (bf) r6 = r1
   [...]
   7: (95) exit

4: cgroup_skb  tag 6deef7357e7b4530  gpl
   0: (bf) r6 = r1
   [...]
   7: (95) exit

Signed-off-by: Paul Chaignon <paul.chaignon@orange.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/fb1fe943202659a69cd21dd5b907c205af1e1e22.1576263640.git.paul.chaignon@gmail.com

selftests/bpf: Test wire_len/gso_segs in BPF_PROG_TEST_RUN

Make sure we can pass arbitrary data in wire_len/gso_segs.

Signed-off-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213223028.161282-2-sdf@google.com

bpf: Expose __sk_buff wire_len/gso_segs to BPF_PROG_TEST_RUN

wire_len should not be less than real len and is capped by GSO_MAX_SIZE.
gso_segs is capped by GSO_MAX_SEGS.

v2:
* set wire_len to skb->len when passed wire_len is 0 (Alexei Starovoitov)

Signed-off-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Cc: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213223028.161282-1-sdf@google.com

Merge branch 'bpf-dispatcher'

Björn Töpel says:

====================
Overview
========

This is the 6th iteration of the series that introduces the BPF
dispatcher, which is a mechanism to avoid indirect calls.

The BPF dispatcher is a multi-way branch code generator, targeted for
BPF programs. E.g. when an XDP program is executed via the
bpf_prog_run_xdp(), it is invoked via an indirect call. With
retpolines enabled, the indirect call has a substantial performance
impact. The dispatcher is a mechanism that transform indirect calls to
direct calls, and therefore avoids the retpoline. The dispatcher is
generated using the BPF JIT, and relies on text poking provided by
bpf_arch_text_poke().

The dispatcher hijacks a trampoline function it via the __fentry__ nop
of the trampoline. One dispatcher instance currently supports up to 48
dispatch points. This can be extended in the future.

In this series, only one dispatcher instance is supported, and the
only user is XDP. The dispatcher is updated when an XDP program is
attached/detached to/from a netdev. An alternative to this could have
been to update the dispatcher at program load point, but as there are
usually more XDP programs loaded than attached, so the latter was
picked.

The XDP dispatcher is always enabled, if available, because it helps
even when retpolines are disabled. Please refer to the "Performance"
section below.

The first patch refactors the image allocation from the BPF trampoline
code. Patch two introduces the dispatcher, and patch three adds a
dispatcher for XDP, and wires up the XDP control-/ fast-path. Patch
four adds the dispatcher to BPF_TEST_RUN. Patch five adds a simple
selftest, and the last adds alignment to jump targets.

I have rebased the series on commit 679152d3a32e ("libbpf: Fix printf
compilation warnings on ppc64le arch").

Generated code, x86-64
======================

The dispatcher currently has a maximum of 48 entries, where one entry
is a unique BPF program. Multiple users of a dispatcher instance using
the same BPF program will share that entry.

The program/slot lookup is performed by a binary search, O(log
n). Let's have a look at the generated code.

The trampoline function has the following signature:

  unsigned int tramp(const void *ctx,
                     const struct bpf_insn *insnsi,
                     unsigned int (*bpf_func)(const void *,
                                              const struct bpf_insn *))

On Intel x86-64 this means that rdx will contain the bpf_func. To,
make it easier to read, I've let the BPF programs have the following
range: 0xffffffffffffffff (-1) to 0xfffffffffffffff0
(-16). 0xffffffff81c00f10 is the retpoline thunk, in this case
__x86_indirect_thunk_rdx. If retpolines are disabled the thunk will be
a regular indirect call.

The minimal dispatcher will then look like this:

ffffffffc0002000: cmp    rdx,0xffffffffffffffff
ffffffffc0002007: je     0xffffffffffffffff ; -1
ffffffffc000200d: jmp    0xffffffff81c00f10

A 16 entry dispatcher looks like this:

ffffffffc0020000: cmp    rdx,0xfffffffffffffff7 ; -9
ffffffffc0020007: jg     0xffffffffc0020130
ffffffffc002000d: cmp    rdx,0xfffffffffffffff3 ; -13
ffffffffc0020014: jg     0xffffffffc00200a0
ffffffffc002001a: cmp    rdx,0xfffffffffffffff1 ; -15
ffffffffc0020021: jg     0xffffffffc0020060
ffffffffc0020023: cmp    rdx,0xfffffffffffffff0 ; -16
ffffffffc002002a: jg     0xffffffffc0020040
ffffffffc002002c: cmp    rdx,0xfffffffffffffff0 ; -16
ffffffffc0020033: je     0xfffffffffffffff0 ; -16
ffffffffc0020039: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc002003e: xchg   ax,ax
ffffffffc0020040: cmp    rdx,0xfffffffffffffff1 ; -15
ffffffffc0020047: je     0xfffffffffffffff1 ; -15
ffffffffc002004d: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc0020052: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc002005a: nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020060: cmp    rdx,0xfffffffffffffff2 ; -14
ffffffffc0020067: jg     0xffffffffc0020080
ffffffffc0020069: cmp    rdx,0xfffffffffffffff2 ; -14
ffffffffc0020070: je     0xfffffffffffffff2 ; -14
ffffffffc0020076: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc002007b: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020080: cmp    rdx,0xfffffffffffffff3 ; -13
ffffffffc0020087: je     0xfffffffffffffff3 ; -13
ffffffffc002008d: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc0020092: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc002009a: nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00200a0: cmp    rdx,0xfffffffffffffff5 ; -11
ffffffffc00200a7: jg     0xffffffffc00200f0
ffffffffc00200a9: cmp    rdx,0xfffffffffffffff4 ; -12
ffffffffc00200b0: jg     0xffffffffc00200d0
ffffffffc00200b2: cmp    rdx,0xfffffffffffffff4 ; -12
ffffffffc00200b9: je     0xfffffffffffffff4 ; -12
ffffffffc00200bf: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc00200c4: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00200cc: nop    DWORD PTR [rax+0x0]
ffffffffc00200d0: cmp    rdx,0xfffffffffffffff5 ; -11
ffffffffc00200d7: je     0xfffffffffffffff5 ; -11
ffffffffc00200dd: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc00200e2: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00200ea: nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00200f0: cmp    rdx,0xfffffffffffffff6 ; -10
ffffffffc00200f7: jg     0xffffffffc0020110
ffffffffc00200f9: cmp    rdx,0xfffffffffffffff6 ; -10
ffffffffc0020100: je     0xfffffffffffffff6 ; -10
ffffffffc0020106: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc002010b: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020110: cmp    rdx,0xfffffffffffffff7 ; -9
ffffffffc0020117: je     0xfffffffffffffff7 ; -9
ffffffffc002011d: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc0020122: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc002012a: nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020130: cmp    rdx,0xfffffffffffffffb ; -5
ffffffffc0020137: jg     0xffffffffc00201d0
ffffffffc002013d: cmp    rdx,0xfffffffffffffff9 ; -7
ffffffffc0020144: jg     0xffffffffc0020190
ffffffffc0020146: cmp    rdx,0xfffffffffffffff8 ; -8
ffffffffc002014d: jg     0xffffffffc0020170
ffffffffc002014f: cmp    rdx,0xfffffffffffffff8 ; -8
ffffffffc0020156: je     0xfffffffffffffff8 ; -8
ffffffffc002015c: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc0020161: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020169: nop    DWORD PTR [rax+0x0]
ffffffffc0020170: cmp    rdx,0xfffffffffffffff9 ; -7
ffffffffc0020177: je     0xfffffffffffffff9 ; -7
ffffffffc002017d: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc0020182: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc002018a: nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020190: cmp    rdx,0xfffffffffffffffa ; -6
ffffffffc0020197: jg     0xffffffffc00201b0
ffffffffc0020199: cmp    rdx,0xfffffffffffffffa ; -6
ffffffffc00201a0: je     0xfffffffffffffffa ; -6
ffffffffc00201a6: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc00201ab: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00201b0: cmp    rdx,0xfffffffffffffffb ; -5
ffffffffc00201b7: je     0xfffffffffffffffb ; -5
ffffffffc00201bd: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc00201c2: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00201ca: nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00201d0: cmp    rdx,0xfffffffffffffffd ; -3
ffffffffc00201d7: jg     0xffffffffc0020220
ffffffffc00201d9: cmp    rdx,0xfffffffffffffffc ; -4
ffffffffc00201e0: jg     0xffffffffc0020200
ffffffffc00201e2: cmp    rdx,0xfffffffffffffffc ; -4
ffffffffc00201e9: je     0xfffffffffffffffc ; -4
ffffffffc00201ef: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc00201f4: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc00201fc: nop    DWORD PTR [rax+0x0]
ffffffffc0020200: cmp    rdx,0xfffffffffffffffd ; -3
ffffffffc0020207: je     0xfffffffffffffffd ; -3
ffffffffc002020d: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc0020212: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc002021a: nop    WORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020220: cmp    rdx,0xfffffffffffffffe ; -2
ffffffffc0020227: jg     0xffffffffc0020240
ffffffffc0020229: cmp    rdx,0xfffffffffffffffe ; -2
ffffffffc0020230: je     0xfffffffffffffffe ; -2
ffffffffc0020236: jmp    0xffffffff81c00f10
ffffffffc002023b: nop    DWORD PTR [rax+rax*1+0x0]
ffffffffc0020240: cmp    rdx,0xffffffffffffffff ; -1
ffffffffc0020247: je     0xffffffffffffffff ; -1
ffffffffc002024d: jmp    0xffffffff81c00f10

The nops are there to align jump targets to 16 B.

Performance
===========

The tests were performed using the xdp_rxq_info sample program with
the following command-line:

1. XDP_DRV:
  # xdp_rxq_info --dev eth0 --action XDP_DROP
2. XDP_SKB:
  # xdp_rxq_info --dev eth0 -S --action XDP_DROP
3. xdp-perf, from selftests/bpf:
  # test_progs -v -t xdp_perf

Run with mitigations=auto
-------------------------

Baseline:
1. 21.7 Mpps (21736190)
2. 3.8 Mpps   (3837582)
3. 15 ns

Dispatcher:
1. 30.2 Mpps (30176320)
2. 4.0 Mpps   (4015579)
3. 5 ns

Dispatcher (full; walk all entries, and fallback):
1. 22.0 Mpps (21986704)
2. 3.8 Mpps   (3831298)
3. 17 ns

Run with mitigations=off
------------------------

Baseline:
1. 29.9 Mpps (29875135)
2. 4.1 Mpps   (4100179)
3. 4 ns

Dispatcher:
1. 30.4 Mpps (30439241)
2. 4.1 Mpps   (4109350)
1. 4 ns

Dispatcher (full; walk all entries, and fallback):
1. 28.9 Mpps (28903269)
2. 4.1 Mpps   (4080078)
3. 5 ns

xdp-perf runs, aliged vs non-aligned jump targets
-------------------------------------------------

In this test dispatchers of different sizes, with and without jump
target alignment, were exercised. As outlined above the function
lookup is performed via binary search. This means that depending on
the pointer value of the function, it can reside in the upper or lower
part of the search table. The performed tests were:

1. aligned, mititations=auto, function entry < other entries
2. aligned, mititations=auto, function entry > other entries
3. non-aligned, mititations=auto, function entry < other entries
4. non-aligned, mititations=auto, function entry > other entries
5. aligned, mititations=off, function entry < other entries
6. aligned, mititations=off, function entry > other entries
7. non-aligned, mititations=off, function entry < other entries
8. non-aligned, mititations=off, function entry > other entries

The micro benchmarks showed that alignment of jump target has some
positive impact.

A reply to this cover letter will contain complete data for all runs.

Multiple xdp-perf baseline with mitigations=auto
------------------------------------------------

 Performance counter stats for './test_progs -v -t xdp_perf' (1024 runs):

             16.69 msec task-clock                #    0.984 CPUs utilized            ( +-  0.08% )
                 2      context-switches          #    0.123 K/sec                    ( +-  1.11% )
                 0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec                    ( +- 70.68% )
                97      page-faults               #    0.006 M/sec                    ( +-  0.05% )
        49,254,635      cycles                    #    2.951 GHz                      ( +-  0.09% )  (12.28%)
        42,138,558      instructions              #    0.86  insn per cycle           ( +-  0.02% )  (36.15%)
         7,315,291      branches                  #  438.300 M/sec                    ( +-  0.01% )  (59.43%)
         1,011,201      branch-misses             #   13.82% of all branches          ( +-  0.01% )  (83.31%)
        15,440,788      L1-dcache-loads           #  925.143 M/sec                    ( +-  0.00% )  (99.40%)
            39,067      L1-dcache-load-misses     #    0.25% of all L1-dcache hits    ( +-  0.04% )
             6,531      LLC-loads                 #    0.391 M/sec                    ( +-  0.05% )
               442      LLC-load-misses           #    6.76% of all LL-cache hits     ( +-  0.77% )
   <not supported>      L1-icache-loads
            57,964      L1-icache-load-misses                                         ( +-  0.06% )
        15,442,496      dTLB-loads                #  925.246 M/sec                    ( +-  0.00% )
               514      dTLB-load-misses          #    0.00% of all dTLB cache hits   ( +-  0.73% )  (40.57%)
               130      iTLB-loads                #    0.008 M/sec                    ( +-  2.75% )  (16.69%)
     <not counted>      iTLB-load-misses                                              ( +-  8.71% )  (0.60%)
   <not supported>      L1-dcache-prefetches
   <not supported>      L1-dcache-prefetch-misses

         0.0169558 +- 0.0000127 seconds time elapsed  ( +-  0.07% )

Multiple xdp-perf dispatcher with mitigations=auto
--------------------------------------------------

Note that this includes generating the dispatcher.

 Performance counter stats for './test_progs -v -t xdp_perf' (1024 runs):

              4.80 msec task-clock                #    0.953 CPUs utilized            ( +-  0.06% )
                 1      context-switches          #    0.258 K/sec                    ( +-  1.57% )
                 0      cpu-migrations            #    0.000 K/sec
                97      page-faults               #    0.020 M/sec                    ( +-  0.05% )
        14,185,861      cycles                    #    2.955 GHz                      ( +-  0.17% )  (50.49%)
        45,691,935      instructions              #    3.22  insn per cycle           ( +-  0.01% )  (99.19%)
         8,346,008      branches                  # 1738.709 M/sec                    ( +-  0.00% )
            13,046      branch-misses             #    0.16% of all branches          ( +-  0.10% )
        15,443,735      L1-dcache-loads           # 3217.365 M/sec                    ( +-  0.00% )
            39,585      L1-dcache-load-misses     #    0.26% of all L1-dcache hits    ( +-  0.05% )
             7,138      LLC-loads                 #    1.487 M/sec                    ( +-  0.06% )
               671      LLC-load-misses           #    9.40% of all LL-cache hits     ( +-  0.73% )
   <not supported>      L1-icache-loads
            56,213      L1-icache-load-misses                                         ( +-  0.08% )
        15,443,735      dTLB-loads                # 3217.365 M/sec                    ( +-  0.00% )
     <not counted>      dTLB-load-misses                                              (0.00%)
     <not counted>      iTLB-loads                                                    (0.00%)
     <not counted>      iTLB-load-misses                                              (0.00%)
   <not supported>      L1-dcache-prefetches
   <not supported>      L1-dcache-prefetch-misses

        0.00503705 +- 0.00000546 seconds time elapsed  ( +-  0.11% )

Revisions
=========

v4->v5: [1]
  * Fixed s/xdp_ctx/ctx/ type-o (Toke)
  * Marked dispatcher trampoline with noinline attribute (Alexei)

v3->v4: [2]
  * Moved away from doing dispatcher lookup based on the trampoline
    function, to a model where the dispatcher instance is explicitly
    passed to the bpf_dispatcher_change_prog() (Alexei)

v2->v3: [3]
  * Removed xdp_call, and instead make the dispatcher available to all
    XDP users via bpf_prog_run_xdp() and dev_xdp_install(). (Toke)
  * Always enable the dispatcher, if available (Alexei)
  * Reuse BPF trampoline image allocator (Alexei)
  * Make sure the dispatcher is exercised in selftests (Alexei)
  * Only allow one dispatcher, and wire it to XDP

v1->v2: [4]
  * Fixed i386 build warning (kbuild robot)
  * Made bpf_dispatcher_lookup() static (kbuild robot)
  * Make sure xdp_call.h is only enabled for builtins
  * Add xdp_call() to ixgbe, mlx4, and mlx5

RFC->v1: [5]
  * Improved error handling (Edward and Andrii)
  * Explicit cleanup (Andrii)
  * Use 32B with sext cmp (Alexei)
  * Align jump targets to 16B (Alexei)
  * 4 to 16 entries (Toke)
  * Added stats to xdp_call_run()

[1] https://lore.kernel.org/bpf/20191211123017.13212-1-bjorn.topel@gmail.com/
[2] https://lore.kernel.org/bpf/20191209135522.16576-1-bjorn.topel@gmail.com/
[3] https://lore.kernel.org/bpf/20191123071226.6501-1-bjorn.topel@gmail.com/
[4] https://lore.kernel.org/bpf/20191119160757.27714-1-bjorn.topel@gmail.com/
[5] https://lore.kernel.org/bpf/20191113204737.31623-1-bjorn.topel@gmail.com/
====================

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf, x86: Align dispatcher branch targets to 16B

>From Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual,
3.4.1.4 Code Alignment, Assembly/Compiler Coding Rule 11: All branch
targets should be 16-byte aligned.

This commits aligns branch targets according to the Intel manual.

The nops used to align branch targets make the dispatcher larger, and
therefore the number of supported dispatch points/programs are
descreased from 64 to 48.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213175112.30208-7-bjorn.topel@gmail.com

selftests: bpf: Add xdp_perf test

The xdp_perf is a dummy XDP test, only used to measure the the cost of
jumping into a naive XDP program one million times.

To build and run the program:
  $ cd tools/testing/selftests/bpf
  $ make
  $ ./test_progs -v -t xdp_perf

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213175112.30208-6-bjorn.topel@gmail.com

bpf: Start using the BPF dispatcher in BPF_TEST_RUN

In order to properly exercise the BPF dispatcher, this commit adds BPF
dispatcher usage to BPF_TEST_RUN when executing XDP programs.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213175112.30208-5-bjorn.topel@gmail.com

bpf, xdp: Start using the BPF dispatcher for XDP

This commit adds a BPF dispatcher for XDP. The dispatcher is updated
from the XDP control-path, dev_xdp_install(), and used when an XDP
program is run via bpf_prog_run_xdp().

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213175112.30208-4-bjorn.topel@gmail.com

bpf: Introduce BPF dispatcher

The BPF dispatcher is a multi-way branch code generator, mainly
targeted for XDP programs. When an XDP program is executed via the
bpf_prog_run_xdp(), it is invoked via an indirect call. The indirect
call has a substantial performance impact, when retpolines are
enabled. The dispatcher transform indirect calls to direct calls, and
therefore avoids the retpoline. The dispatcher is generated using the
BPF JIT, and relies on text poking provided by bpf_arch_text_poke().

The dispatcher hijacks a trampoline function it via the __fentry__ nop
of the trampoline. One dispatcher instance currently supports up to 64
dispatch points. A user creates a dispatcher with its corresponding
trampoline with the DEFINE_BPF_DISPATCHER macro.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213175112.30208-3-bjorn.topel@gmail.com

bpf: Move trampoline JIT image allocation to a function

Refactor the image allocation in the BPF trampoline code into a
separate function, so it can be shared with the BPF dispatcher in
upcoming commits.

Signed-off-by: Björn Töpel <bjorn.topel@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191213175112.30208-2-bjorn.topel@gmail.com

selftests/bpf: Fix perf_buffer test on systems w/ offline CPUs

Fix up perf_buffer.c selftest to take into account offline/missing CPUs.

Fixes: ee5cf82ce04a ("selftests/bpf: test perf buffer API")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191212013621.1691858-1-andriin@fb.com

libbpf: Don't attach perf_buffer to offline/missing CPUs

It's quite common on some systems to have more CPUs enlisted as "possible",
than there are (and could ever be) present/online CPUs. In such cases,
perf_buffer creationg will fail due to inability to create perf event on
missing CPU with error like this:

libbpf: failed to open perf buffer event on cpu #16: No such device

This patch fixes the logic of perf_buffer__new() to ignore CPUs that are
missing or currently offline. In rare cases where user explicitly listed
specific CPUs to connect to, behavior is unchanged: libbpf will try to open
perf event buffer on specified CPU(s) anyways.

Fixes: fb84b8224655 ("libbpf: add perf buffer API")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191212013609.1691168-1-andriin@fb.com

selftests/bpf: Add CPU mask parsing tests

Add a bunch of test validating CPU mask parsing logic and error handling.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191212013559.1690898-1-andriin@fb.com

libbpf: Extract and generalize CPU mask parsing logic

This logic is re-used for parsing a set of online CPUs. Having it as an
isolated piece of code working with input string makes it conveninent to test
this logic as well. While refactoring, also improve the robustness of original
implementation.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191212013548.1690564-1-andriin@fb.com

Merge branch 'reuseport_to_test_progs'

Jakub Sitnicki says:

====================
This change has been suggested by Martin Lau [0] during a review of a
related patch set that extends reuseport tests [1].

Patches 1 & 2 address a warning due to unrecognized section name from
libbpf when running reuseport tests. We don't want to carry this warning
into test_progs.

Patches 3-8 massage the reuseport tests to ease the switch to test_progs
framework. The intention here is to show the work. Happy to squash these,
if needed.

Patches 9-10 do the actual move and conversion to test_progs.

Output from a test_progs run after changes pasted below.

Thanks,
Jakub

[0] https://lore.kernel.org/bpf/20191123110751.6729-1-jakub@cloudflare.com/T/#m607d822caeb1eb5db101172821a78cc3896ff1c3
[1] https://lore.kernel.org/bpf/20191123110751.6729-1-jakub@cloudflare.com/T/#m55881bae9fb6e34837d07a0c0a7ffbc138f8d06f
====================

Acked-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Switch reuseport tests for test_progs framework

The tests were originally written in abort-on-error style. With the switch
to test_progs we can no longer do that. So at the risk of not cleaning up
some resource on failure, we now return to the caller on error.

That said, failure inside one test should not affect others because we run
setup/cleanup before/after every test.

Signed-off-by: Jakub Sitnicki <jakub@cloudflare.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191212102259.418536-11-jakub@cloudflare.com

selftests/bpf: Move reuseport tests under prog_tests/

Do a pure move the show the actual work needed to adapt the tests in
subsequent patch at the cost of breaking test_progs build for the moment.

Signed-off-by: Jakub Sitnicki <jakub@cloudflare.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191212102259.418536-10-jakub@cloudflare.com