Merge branch 'bpf-array-mmap'

Andrii Nakryiko says:

====================
This patch set adds ability to memory-map BPF array maps (single- and
multi-element). The primary use case is memory-mapping BPF array maps, created
to back global data variables, created by libbpf implicitly. This allows for
much better usability, along with avoiding syscalls to read or update data
completely.

Due to memory-mapping requirements, BPF array map that is supposed to be
memory-mapped, has to be created with special BPF_F_MMAPABLE attribute, which
triggers slightly different memory allocation strategy internally. See
patch 1 for details.

Libbpf is extended to detect kernel support for this flag, and if supported,
will specify it for all global data maps automatically.

Patch #1 refactors bpf_map_inc() and converts bpf_map's refcnt to atomic64_t
to make refcounting never fail. Patch #2 does similar refactoring for
bpf_prog_add()/bpf_prog_inc().

v5->v6:
- add back uref counting (Daniel);

v4->v5:
- change bpf_prog's refcnt to atomic64_t (Daniel);

v3->v4:
- add mmap's open() callback to fix refcounting (Johannes);
- switch to remap_vmalloc_pages() instead of custom fault handler (Johannes);
- converted bpf_map's refcnt/usercnt into atomic64_t;
- provide default bpf_map_default_vmops handling open/close properly;

v2->v3:
- change allocation strategy to avoid extra pointer dereference (Jakub);

v1->v2:
- fix map lookup code generation for BPF_F_MMAPABLE case;
- prevent BPF_F_MMAPABLE flag for all but plain array map type;
- centralize ref-counting in generic bpf_map_mmap();
- don't use uref counting (Alexei);
- use vfree() directly;
- print flags with %x (Song);
- extend tests to verify bpf_map_{lookup,update}_elem() logic as well.
====================

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

selftests/bpf: Add BPF_TYPE_MAP_ARRAY mmap() tests

Add selftests validating mmap()-ing BPF array maps: both single-element and
multi-element ones. Check that plain bpf_map_update_elem() and
bpf_map_lookup_elem() work correctly with memory-mapped array. Also convert
CO-RE relocation tests to use memory-mapped views of global data.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191117172806.2195367-6-andriin@fb.com

libbpf: Make global data internal arrays mmap()-able, if possible

Add detection of BPF_F_MMAPABLE flag support for arrays and add it as an extra
flag to internal global data maps, if supported by kernel. This allows users
to memory-map global data and use it without BPF map operations, greatly
simplifying user experience.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191117172806.2195367-5-andriin@fb.com

bpf: Add mmap() support for BPF_MAP_TYPE_ARRAY

Add ability to memory-map contents of BPF array map. This is extremely useful
for working with BPF global data from userspace programs. It allows to avoid
typical bpf_map_{lookup,update}_elem operations, improving both performance
and usability.

There had to be special considerations for map freezing, to avoid having
writable memory view into a frozen map. To solve this issue, map freezing and
mmap-ing is happening under mutex now:
  - if map is already frozen, no writable mapping is allowed;
  - if map has writable memory mappings active (accounted in map->writecnt),
    map freezing will keep failing with -EBUSY;
  - once number of writable memory mappings drops to zero, map freezing can be
    performed again.

Only non-per-CPU plain arrays are supported right now. Maps with spinlocks
can't be memory mapped either.

For BPF_F_MMAPABLE array, memory allocation has to be done through vmalloc()
to be mmap()'able. We also need to make sure that array data memory is
page-sized and page-aligned, so we over-allocate memory in such a way that
struct bpf_array is at the end of a single page of memory with array->value
being aligned with the start of the second page. On deallocation we need to
accomodate this memory arrangement to free vmalloc()'ed memory correctly.

One important consideration regarding how memory-mapping subsystem functions.
Memory-mapping subsystem provides few optional callbacks, among them open()
and close().  close() is called for each memory region that is unmapped, so
that users can decrease their reference counters and free up resources, if
necessary. open() is *almost* symmetrical: it's called for each memory region
that is being mapped, **except** the very first one. So bpf_map_mmap does
initial refcnt bump, while open() will do any extra ones after that. Thus
number of close() calls is equal to number of open() calls plus one more.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Acked-by: Johannes Weiner <hannes@cmpxchg.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191117172806.2195367-4-andriin@fb.com

bpf: Convert bpf_prog refcnt to atomic64_t

Similarly to bpf_map's refcnt/usercnt, convert bpf_prog's refcnt to atomic64
and remove artificial 32k limit. This allows to make bpf_prog's refcounting
non-failing, simplifying logic of users of bpf_prog_add/bpf_prog_inc.

Validated compilation by running allyesconfig kernel build.

Suggested-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191117172806.2195367-3-andriin@fb.com

bpf: Switch bpf_map ref counter to atomic64_t so bpf_map_inc() never fails

92117d8443bc ("bpf: fix refcnt overflow") turned refcounting of bpf_map into
potentially failing operation, when refcount reaches BPF_MAX_REFCNT limit
(32k). Due to using 32-bit counter, it's possible in practice to overflow
refcounter and make it wrap around to 0, causing erroneous map free, while
there are still references to it, causing use-after-free problems.

But having a failing refcounting operations are problematic in some cases. One
example is mmap() interface. After establishing initial memory-mapping, user
is allowed to arbitrarily map/remap/unmap parts of mapped memory, arbitrarily
splitting it into multiple non-contiguous regions. All this happening without
any control from the users of mmap subsystem. Rather mmap subsystem sends
notifications to original creator of memory mapping through open/close
callbacks, which are optionally specified during initial memory mapping
creation. These callbacks are used to maintain accurate refcount for bpf_map
(see next patch in this series). The problem is that open() callback is not
supposed to fail, because memory-mapped resource is set up and properly
referenced. This is posing a problem for using memory-mapping with BPF maps.

One solution to this is to maintain separate refcount for just memory-mappings
and do single bpf_map_inc/bpf_map_put when it goes from/to zero, respectively.
There are similar use cases in current work on tcp-bpf, necessitating extra
counter as well. This seems like a rather unfortunate and ugly solution that
doesn't scale well to various new use cases.

Another approach to solve this is to use non-failing refcount_t type, which
uses 32-bit counter internally, but, once reaching overflow state at UINT_MAX,
stays there. This utlimately causes memory leak, but prevents use after free.

But given refcounting is not the most performance-critical operation with BPF
maps (it's not used from running BPF program code), we can also just switch to
64-bit counter that can't overflow in practice, potentially disadvantaging
32-bit platforms a tiny bit. This simplifies semantics and allows above
described scenarios to not worry about failing refcount increment operation.

In terms of struct bpf_map size, we are still good and use the same amount of
space:

BEFORE (3 cache lines, 8 bytes of padding at the end):
struct bpf_map {
const struct bpf_map_ops  * ops __attribute__((__aligned__(64))); /*     0     8 */
struct bpf_map *           inner_map_meta;       /*     8     8 */
void *                     security;             /*    16     8 */
enum bpf_map_type  map_type;                     /*    24     4 */
u32                        key_size;             /*    28     4 */
u32                        value_size;           /*    32     4 */
u32                        max_entries;          /*    36     4 */
u32                        map_flags;            /*    40     4 */
int                        spin_lock_off;        /*    44     4 */
u32                        id;                   /*    48     4 */
int                        numa_node;            /*    52     4 */
u32                        btf_key_type_id;      /*    56     4 */
u32                        btf_value_type_id;    /*    60     4 */
/* --- cacheline 1 boundary (64 bytes) --- */
struct btf *               btf;                  /*    64     8 */
struct bpf_map_memory memory;                    /*    72    16 */
bool                       unpriv_array;         /*    88     1 */
bool                       frozen;               /*    89     1 */

/* XXX 38 bytes hole, try to pack */

/* --- cacheline 2 boundary (128 bytes) --- */
atomic_t                   refcnt __attribute__((__aligned__(64))); /*   128     4 */
atomic_t                   usercnt;              /*   132     4 */
struct work_struct work;                         /*   136    32 */
char                       name[16];             /*   168    16 */

/* size: 192, cachelines: 3, members: 21 */
/* sum members: 146, holes: 1, sum holes: 38 */
/* padding: 8 */
/* forced alignments: 2, forced holes: 1, sum forced holes: 38 */
} __attribute__((__aligned__(64)));

AFTER (same 3 cache lines, no extra padding now):
struct bpf_map {
const struct bpf_map_ops  * ops __attribute__((__aligned__(64))); /*     0     8 */
struct bpf_map *           inner_map_meta;       /*     8     8 */
void *                     security;             /*    16     8 */
enum bpf_map_type  map_type;                     /*    24     4 */
u32                        key_size;             /*    28     4 */
u32                        value_size;           /*    32     4 */
u32                        max_entries;          /*    36     4 */
u32                        map_flags;            /*    40     4 */
int                        spin_lock_off;        /*    44     4 */
u32                        id;                   /*    48     4 */
int                        numa_node;            /*    52     4 */
u32                        btf_key_type_id;      /*    56     4 */
u32                        btf_value_type_id;    /*    60     4 */
/* --- cacheline 1 boundary (64 bytes) --- */
struct btf *               btf;                  /*    64     8 */
struct bpf_map_memory memory;                    /*    72    16 */
bool                       unpriv_array;         /*    88     1 */
bool                       frozen;               /*    89     1 */

/* XXX 38 bytes hole, try to pack */

/* --- cacheline 2 boundary (128 bytes) --- */
atomic64_t                 refcnt __attribute__((__aligned__(64))); /*   128     8 */
atomic64_t                 usercnt;              /*   136     8 */
struct work_struct work;                         /*   144    32 */
char                       name[16];             /*   176    16 */

/* size: 192, cachelines: 3, members: 21 */
/* sum members: 154, holes: 1, sum holes: 38 */
/* forced alignments: 2, forced holes: 1, sum forced holes: 38 */
} __attribute__((__aligned__(64)));

This patch, while modifying all users of bpf_map_inc, also cleans up its
interface to match bpf_map_put with separate operations for bpf_map_inc and
bpf_map_inc_with_uref (to match bpf_map_put and bpf_map_put_with_uref,
respectively). Also, given there are no users of bpf_map_inc_not_zero
specifying uref=true, remove uref flag and default to uref=false internally.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191117172806.2195367-2-andriin@fb.com

Merge branch 'bpf-trampoline'

Alexei Starovoitov says:

====================
Introduce BPF trampoline that works as a bridge between kernel functions, BPF
programs and other BPF programs.

The first use case is fentry/fexit BPF programs that are roughly equivalent to
kprobe/kretprobe. Unlike k[ret]probe there is practically zero overhead to call
a set of BPF programs before or after kernel function.

The second use case is heavily influenced by pain points in XDP development.
BPF trampoline allows attaching similar fentry/fexit BPF program to any
networking BPF program. It's now possible to see packets on input and output of
any XDP, TC, lwt, cgroup programs without disturbing them. This greatly helps
BPF-based network troubleshooting.

The third use case of BPF trampoline will be explored in the follow up patches.
The BPF trampoline will be used to dynamicly link BPF programs. It's more
generic mechanism than array and link list of programs used in tracing,
networking, cgroups. In many cases it can be used as a replacement for
bpf_tail_call-based program chaining. See [1] for long term design discussion.

v3 -> v4:
- Included Peter's
  "86/alternatives: Teach text_poke_bp() to emulate instructions" as a first patch.
  If it changes between now and merge window, I'll rebease to newer version.
  The patch is necessary to do s/text_poke/text_poke_bp/ in patch 3 to fix the race.
- In patch 4 fixed bpf_trampoline creation race spotted by Andrii.
- Added patch 15 that annotates prog->kern bpf context types. It made patches 16
  and 17 cleaner and more generic.
- Addressed Andrii's feedback in other patches.

v2 -> v3:
- Addressed Song's and Andrii's comments
- Fixed few minor bugs discovered while testing
- Added one more libbpf patch

v1 -> v2:
- Addressed Andrii's comments
- Added more test for fentry/fexit to kernel functions. Including stress test
  for maximum number of progs per trampoline.
- Fixed a race btf_resolve_helper_id()
- Added a patch to compare BTF types of functions arguments with actual types.
- Added support for attaching BPF program to another BPF program via trampoline
- Converted to use text_poke() API. That's the only viable mechanism to
  implement BPF-to-BPF attach. BPF-to-kernel attach can be refactored to use
  register_ftrace_direct() whenever it's available.

  [1] https://lore.kernel.org/bpf/20191112025112.bhzmrrh2pr76ssnh@ast-mbp.dhcp.thefacebook.com/
====================

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

selftests/bpf: Add a test for attaching BPF prog to another BPF prog and subprog

Add a test that attaches one FEXIT program to main sched_cls networking program
and two other FEXIT programs to subprograms. All three tracing programs
access return values and skb->len of networking program and subprograms.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-21-ast@kernel.org

selftests/bpf: Extend test_pkt_access test

The test_pkt_access.o is used by multiple tests. Fix its section name so that
program type can be automatically detected by libbpf and make it call other
subprograms with skb argument.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-20-ast@kernel.org

libbpf: Add support for attaching BPF programs to other BPF programs

Extend libbpf api to pass attach_prog_fd into bpf_object__open.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-19-ast@kernel.org

bpf: Support attaching tracing BPF program to other BPF programs

Allow FENTRY/FEXIT BPF programs to attach to other BPF programs of any type
including their subprograms. This feature allows snooping on input and output
packets in XDP, TC programs including their return values. In order to do that
the verifier needs to track types not only of vmlinux, but types of other BPF
programs as well. The verifier also needs to translate uapi/linux/bpf.h types
used by networking programs into kernel internal BTF types used by FENTRY/FEXIT
BPF programs. In some cases LLVM optimizations can remove arguments from BPF
subprograms without adjusting BTF info that LLVM backend knows. When BTF info
disagrees with actual types that the verifiers sees the BPF trampoline has to
fallback to conservative and treat all arguments as u64. The FENTRY/FEXIT
program can still attach to such subprograms, but it won't be able to recognize
pointer types like 'struct sk_buff *' and it won't be able to pass them to
bpf_skb_output() for dumping packets to user space. The FENTRY/FEXIT program
would need to use bpf_probe_read_kernel() instead.

The BPF_PROG_LOAD command is extended with attach_prog_fd field. When it's set
to zero the attach_btf_id is one vmlinux BTF type ids. When attach_prog_fd
points to previously loaded BPF program the attach_btf_id is BTF type id of
main function or one of its subprograms.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-18-ast@kernel.org

bpf: Compare BTF types of functions arguments with actual types

Make the verifier check that BTF types of function arguments match actual types
passed into top-level BPF program and into BPF-to-BPF calls. If types match
such BPF programs and sub-programs will have full support of BPF trampoline. If
types mismatch the trampoline has to be conservative. It has to save/restore
five program arguments and assume 64-bit scalars.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-17-ast@kernel.org

bpf: Annotate context types

Annotate BPF program context types with program-side type and kernel-side type.
This type information is used by the verifier. btf_get_prog_ctx_type() is
used in the later patches to verify that BTF type of ctx in BPF program matches to
kernel expected ctx type. For example, the XDP program type is:
BPF_PROG_TYPE(BPF_PROG_TYPE_XDP, xdp, struct xdp_md, struct xdp_buff)
That means that XDP program should be written as:
int xdp_prog(struct xdp_md *ctx) { ... }

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-16-ast@kernel.org

bpf: Fix race in btf_resolve_helper_id()

btf_resolve_helper_id() caching logic is a bit racy, since under root the
verifier can verify several programs in parallel. Fix it with READ/WRITE_ONCE.
Fix the type as well, since error is also recorded.

Fixes: a7658e1a4164 ("bpf: Check types of arguments passed into helpers")
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-15-ast@kernel.org

bpf: Reserve space for BPF trampoline in BPF programs

BPF trampoline can be made to work with existing 5 bytes of BPF program
prologue, but let's add 5 bytes of NOPs to the beginning of every JITed BPF
program to make BPF trampoline job easier. They can be removed in the future.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-14-ast@kernel.org

selftests/bpf: Add stress test for maximum number of progs

Add stress test for maximum number of attached BPF programs per BPF trampoline.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-13-ast@kernel.org

selftests/bpf: Add combined fentry/fexit test

Add a combined fentry/fexit test.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-12-ast@kernel.org

selftests/bpf: Add fexit tests for BPF trampoline

Add fexit tests for BPF trampoline that checks kernel functions
with up to 6 arguments of different sizes and their return values.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-11-ast@kernel.org

selftests/bpf: Add test for BPF trampoline

Add sanity test for BPF trampoline that checks kernel functions
with up to 6 arguments of different sizes.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-10-ast@kernel.org

bpf: Add kernel test functions for fentry testing

Add few kernel functions with various number of arguments,
their types and sizes for BPF trampoline testing to cover
different calling conventions.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-9-ast@kernel.org

selftest/bpf: Simple test for fentry/fexit

Add simple test for fentry and fexit programs around eth_type_trans.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-8-ast@kernel.org

libbpf: Add support to attach to fentry/fexit tracing progs

Teach libbpf to recognize tracing programs types and attach them to
fentry/fexit.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-7-ast@kernel.org

libbpf: Introduce btf__find_by_name_kind()

Introduce btf__find_by_name_kind() helper to search BTF by name and kind, since
name alone can be ambiguous.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-6-ast@kernel.org

bpf: Introduce BPF trampoline

Introduce BPF trampoline concept to allow kernel code to call into BPF programs
with practically zero overhead.  The trampoline generation logic is
architecture dependent.  It's converting native calling convention into BPF
calling convention.  BPF ISA is 64-bit (even on 32-bit architectures). The
registers R1 to R5 are used to pass arguments into BPF functions. The main BPF
program accepts only single argument "ctx" in R1. Whereas CPU native calling
convention is different. x86-64 is passing first 6 arguments in registers
and the rest on the stack. x86-32 is passing first 3 arguments in registers.
sparc64 is passing first 6 in registers. And so on.

The trampolines between BPF and kernel already exist.  BPF_CALL_x macros in
include/linux/filter.h statically compile trampolines from BPF into kernel
helpers. They convert up to five u64 arguments into kernel C pointers and
integers. On 64-bit architectures this BPF_to_kernel trampolines are nops. On
32-bit architecture they're meaningful.

The opposite job kernel_to_BPF trampolines is done by CAST_TO_U64 macros and
__bpf_trace_##call() shim functions in include/trace/bpf_probe.h. They convert
kernel function arguments into array of u64s that BPF program consumes via
R1=ctx pointer.

This patch set is doing the same job as __bpf_trace_##call() static
trampolines, but dynamically for any kernel function. There are ~22k global
kernel functions that are attachable via nop at function entry. The function
arguments and types are described in BTF.  The job of btf_distill_func_proto()
function is to extract useful information from BTF into "function model" that
architecture dependent trampoline generators will use to generate assembly code
to cast kernel function arguments into array of u64s.  For example the kernel
function eth_type_trans has two pointers. They will be casted to u64 and stored
into stack of generated trampoline. The pointer to that stack space will be
passed into BPF program in R1. On x86-64 such generated trampoline will consume
16 bytes of stack and two stores of %rdi and %rsi into stack. The verifier will
make sure that only two u64 are accessed read-only by BPF program. The verifier
will also recognize the precise type of the pointers being accessed and will
not allow typecasting of the pointer to a different type within BPF program.

The tracing use case in the datacenter demonstrated that certain key kernel
functions have (like tcp_retransmit_skb) have 2 or more kprobes that are always
active.  Other functions have both kprobe and kretprobe.  So it is essential to
keep both kernel code and BPF programs executing at maximum speed. Hence
generated BPF trampoline is re-generated every time new program is attached or
detached to maintain maximum performance.

To avoid the high cost of retpoline the attached BPF programs are called
directly. __bpf_prog_enter/exit() are used to support per-program execution
stats.  In the future this logic will be optimized further by adding support
for bpf_stats_enabled_key inside generated assembly code. Introduction of
preemptible and sleepable BPF programs will completely remove the need to call
to __bpf_prog_enter/exit().

Detach of a BPF program from the trampoline should not fail. To avoid memory
allocation in detach path the half of the page is used as a reserve and flipped
after each attach/detach. 2k bytes is enough to call 40+ BPF programs directly
which is enough for BPF tracing use cases. This limit can be increased in the
future.

BPF_TRACE_FENTRY programs have access to raw kernel function arguments while
BPF_TRACE_FEXIT programs have access to kernel return value as well. Often
kprobe BPF program remembers function arguments in a map while kretprobe
fetches arguments from a map and analyzes them together with return value.
BPF_TRACE_FEXIT accelerates this typical use case.

Recursion prevention for kprobe BPF programs is done via per-cpu
bpf_prog_active counter. In practice that turned out to be a mistake. It
caused programs to randomly skip execution. The tracing tools missed results
they were looking for. Hence BPF trampoline doesn't provide builtin recursion
prevention. It's a job of BPF program itself and will be addressed in the
follow up patches.

BPF trampoline is intended to be used beyond tracing and fentry/fexit use cases
in the future. For example to remove retpoline cost from XDP programs.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-5-ast@kernel.org

bpf: Add bpf_arch_text_poke() helper

Add bpf_arch_text_poke() helper that is used by BPF trampoline logic to patch
nops/calls in kernel text into calls into BPF trampoline and to patch
calls/nops inside BPF programs too.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-4-ast@kernel.org

bpf: Refactor x86 JIT into helpers

Refactor x86 JITing of LDX, STX, CALL instructions into separate helper
functions.  No functional changes in LDX and STX helpers.  There is a minor
change in CALL helper. It will populate target address correctly on the first
pass of JIT instead of second pass. That won't reduce total number of JIT
passes though.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114185720.1641606-3-ast@kernel.org

x86/alternatives: Teach text_poke_bp() to emulate instructions

In preparation for static_call and variable size jump_label support,
teach text_poke_bp() to emulate instructions, namely:

  JMP32, JMP8, CALL, NOP2, NOP_ATOMIC5, INT3

The current text_poke_bp() takes a @handler argument which is used as
a jump target when the temporary INT3 is hit by a different CPU.

When patching CALL instructions, this doesn't work because we'd miss
the PUSH of the return address. Instead, teach poke_int3_handler() to
emulate an instruction, typically the instruction we're patching in.

This fits almost all text_poke_bp() users, except
arch_unoptimize_kprobe() which restores random text, and for that site
we have to build an explicit emulate instruction.

Tested-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: Steven Rostedt (VMware) <rostedt@goodmis.org>
Signed-off-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Reviewed-by: Masami Hiramatsu <mhiramat@kernel.org>
Reviewed-by: Daniel Bristot de Oliveira <bristot@redhat.com>
Acked-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Cc: Andy Lutomirski <luto@kernel.org>
Cc: Borislav Petkov <bp@alien8.de>
Cc: H. Peter Anvin <hpa@zytor.com>
Cc: Josh Poimboeuf <jpoimboe@redhat.com>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Steven Rostedt <rostedt@goodmis.org>
Cc: Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
Link: https://lkml.kernel.org/r/20191111132457.529086974@infradead.org
Signed-off-by: Ingo Molnar <mingo@kernel.org>
(cherry picked from commit 8c7eebc10687af45ac8e40ad1bac0cf7893dba9f)
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf, doc: Change right arguments for JIT example code

The example code for the x86_64 JIT uses the wrong arguments when
calling function bar().

Signed-off-by: Mao Wenan <maowenan@huawei.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114034351.162740-1-maowenan@huawei.com

samples/bpf: Add missing option to xdpsock usage

Commit 743e568c1586 (samples/bpf: Add a "force" flag to XDP samples)
introduced the '-F' option but missed adding it to the usage() and the
'long_option' array.

Fixes: 743e568c1586 (samples/bpf: Add a "force" flag to XDP samples)
Signed-off-by: Andre Guedes <andre.guedes@intel.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114162847.221770-2-andre.guedes@intel.com

samples/bpf: Remove duplicate option from xdpsock

The '-f' option is shown twice in the usage(). This patch removes the
outdated version.

Signed-off-by: Andre Guedes <andre.guedes@intel.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114162847.221770-1-andre.guedes@intel.com

s390/bpf: Make sure JIT passes do not increase code size

The upcoming s390 branch length extension patches rely on "passes do
not increase code size" property in order to consistently choose between
short and long branches. Currently this property does not hold between
the first and the second passes for register save/restore sequences, as
well as various code fragments that depend on SEEN_* flags.

Generate the code during the first pass conservatively: assume register
save/restore sequences have the maximum possible length, and that all
SEEN_* flags are set.

Also refuse to JIT if this happens anyway (e.g. due to a bug), as this
might lead to verifier bypass once long branches are introduced.

Signed-off-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191114151820.53222-1-iii@linux.ibm.com

bpf: Support doubleword alignment in bpf_jit_binary_alloc

Currently passing alignment greater than 4 to bpf_jit_binary_alloc does
not work: in such cases it silently aligns only to 4 bytes.

On s390, in order to load a constant from memory in a large (>512k) BPF
program, one must use lgrl instruction, whose memory operand must be
aligned on an 8-byte boundary.

This patch makes it possible to request 8-byte alignment from
bpf_jit_binary_alloc, and also makes it issue a warning when an
unsupported alignment is requested.

Signed-off-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191115123722.58462-1-iii@linux.ibm.com

bpf, testing: Add missing object file to TEST_FILES

When installing kselftests to its own directory and run the
test_lwt_ip_encap.sh it will complain that test_lwt_ip_encap.o can't be
found. Same with the test_tc_edt.sh test it will complain that
test_tc_edt.o can't be found.

  $ ./test_lwt_ip_encap.sh
  starting egress IPv4 encap test
  Error opening object test_lwt_ip_encap.o: No such file or directory
  Object hashing failed!
  Cannot initialize ELF context!
  Failed to parse eBPF program: Invalid argument

Rework to add test_lwt_ip_encap.o and test_tc_edt.o to TEST_FILES so the
object file gets installed when installing kselftest.

Fixes: 74b5a5968fe8 ("selftests/bpf: Replace test_progs and test_maps w/ general rule")
Signed-off-by: Anders Roxell <anders.roxell@linaro.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191111161728.8854-1-anders.roxell@linaro.org

bpf, testing: Workaround a verifier failure for test_progs

With latest llvm compiler, running test_progs will have the following
verifier failure for test_sysctl_loop1.o:

  libbpf: load bpf program failed: Permission denied
  libbpf: -- BEGIN DUMP LOG ---
  libbpf:
  invalid indirect read from stack var_off (0x0; 0xff)+196 size 7
  ...
  libbpf: -- END LOG --
  libbpf: failed to load program 'cgroup/sysctl'
  libbpf: failed to load object 'test_sysctl_loop1.o'

The related bytecode looks as below:

  0000000000000308 LBB0_8:
      97:       r4 = r10
      98:       r4 += -288
      99:       r4 += r7
     100:       w8 &= 255
     101:       r1 = r10
     102:       r1 += -488
     103:       r1 += r8
     104:       r2 = 7
     105:       r3 = 0
     106:       call 106
     107:       w1 = w0
     108:       w1 += -1
     109:       if w1 > 6 goto -24 <LBB0_5>
     110:       w0 += w8
     111:       r7 += 8
     112:       w8 = w0
     113:       if r7 != 224 goto -17 <LBB0_8>

And source code:

     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(tcp_mem); ++i) {
             ret = bpf_strtoul(value + off, MAX_ULONG_STR_LEN, 0,
                               tcp_mem + i);
             if (ret <= 0 || ret > MAX_ULONG_STR_LEN)
                     return 0;
             off += ret & MAX_ULONG_STR_LEN;
     }

Current verifier is not able to conclude that register w0 before '+'
at insn 110 has a range of 1 to 7 and thinks it is from 0 - 255. This
leads to more conservative range for w8 at insn 112, and later verifier
complaint.

Let us workaround this issue until we found a compiler and/or verifier
solution. The workaround in this patch is to make variable 'ret' volatile,
which will force a reload and then '&' operation to ensure better value
range. With this patch, I got the below byte code for the loop:

  0000000000000328 LBB0_9:
     101:       r4 = r10
     102:       r4 += -288
     103:       r4 += r7
     104:       w8 &= 255
     105:       r1 = r10
     106:       r1 += -488
     107:       r1 += r8
     108:       r2 = 7
     109:       r3 = 0
     110:       call 106
     111:       *(u32 *)(r10 - 64) = r0
     112:       r1 = *(u32 *)(r10 - 64)
     113:       if w1 s< 1 goto -28 <LBB0_5>
     114:       r1 = *(u32 *)(r10 - 64)
     115:       if w1 s> 7 goto -30 <LBB0_5>
     116:       r1 = *(u32 *)(r10 - 64)
     117:       w1 &= 7
     118:       w1 += w8
     119:       r7 += 8
     120:       w8 = w1
     121:       if r7 != 224 goto -21 <LBB0_9>

Insn 117 did the '&' operation and we got more precise value range
for 'w8' at insn 120. The test is happy then:

  #3/17 test_sysctl_loop1.o:OK

Signed-off-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107170045.2503480-1-yhs@fb.com

Merge branch 'share-umem'

Magnus Karlsson says:

====================
This patch set extends libbpf and the xdpsock sample program to
demonstrate the shared umem mode (XDP_SHARED_UMEM) as well as Rx-only
and Tx-only sockets. This in order for users to have an example to use
as a blue print and also so that these modes will be exercised more
frequently.

Note that the user needs to supply an XDP program with the
XDP_SHARED_UMEM mode that distributes the packets over the sockets
according to some policy. There is an example supplied with the
xdpsock program, but there is no default one in libbpf similarly to
when XDP_SHARED_UMEM is not used. The reason for this is that I felt
that supplying one that would work for all users in this mode is
futile. There are just tons of ways to distribute packets, so whatever
I come up with and build into libbpf would be wrong in most cases.

This patch has been applied against commit 30ee348c1267 ("Merge branch 'bpf-libbpf-fixes'")

Structure of the patch set:

Patch 1: Adds shared umem support to libbpf
Patch 2: Shared umem support and example XPD program added to xdpsock sample
Patch 3: Adds Rx-only and Tx-only support to libbpf
Patch 4: Uses Rx-only sockets for rxdrop and Tx-only sockets for txpush in
         the xdpsock sample
Patch 5: Add documentation entries for these two features
====================

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

xsk: Extend documentation for Rx|Tx-only sockets and shared umems

Add more documentation about the new Rx-only and Tx-only sockets in
libbpf and also how libbpf can now support shared umems. Also found
two pieces that could be improved in the text, that got fixed in this
commit.

Signed-off-by: Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Jonathan Lemon <jonathan.lemon@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/1573148860-30254-6-git-send-email-magnus.karlsson@intel.com

samples/bpf: Use Rx-only and Tx-only sockets in xdpsock

Use Rx-only sockets for the rxdrop sample and Tx-only sockets for the
txpush sample in the xdpsock application. This so that we exercise and
show case these socket types too.

Signed-off-by: Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Jonathan Lemon <jonathan.lemon@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/1573148860-30254-5-git-send-email-magnus.karlsson@intel.com

libbpf: Allow for creating Rx or Tx only AF_XDP sockets

The libbpf AF_XDP code is extended to allow for the creation of Rx
only or Tx only sockets. Previously it returned an error if the socket
was not initialized for both Rx and Tx.

Signed-off-by: Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Jonathan Lemon <jonathan.lemon@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/1573148860-30254-4-git-send-email-magnus.karlsson@intel.com

samples/bpf: Add XDP_SHARED_UMEM support to xdpsock

Add support for the XDP_SHARED_UMEM mode to the xdpsock sample
application. As libbpf does not have a built in XDP program for this
mode, we use an explicitly loaded XDP program. This also serves as an
example on how to write your own XDP program that can route to an
AF_XDP socket.

Signed-off-by: Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Jonathan Lemon <jonathan.lemon@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/1573148860-30254-3-git-send-email-magnus.karlsson@intel.com

libbpf: Support XDP_SHARED_UMEM with external XDP program

Add support in libbpf to create multiple sockets that share a single
umem. Note that an external XDP program need to be supplied that
routes the incoming traffic to the desired sockets. So you need to
supply the libbpf_flag XSK_LIBBPF_FLAGS__INHIBIT_PROG_LOAD and load
your own XDP program.

Signed-off-by: Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Jonathan Lemon <jonathan.lemon@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/1573148860-30254-2-git-send-email-magnus.karlsson@intel.com

Merge branch 'map-pinning'

Toke Høiland-Jørgensen says:

====================
This series fixes a few bugs in libbpf that I discovered while playing around
with the new auto-pinning code, and writing the first utility in xdp-tools[0]:

- If object loading fails, libbpf does not clean up the pinnings created by the
  auto-pinning mechanism.
- EPERM is not propagated to the caller on program load
- Netlink functions write error messages directly to stderr

In addition, libbpf currently only has a somewhat limited getter function for
XDP link info, which makes it impossible to discover whether an attached program
is in SKB mode or not. So the last patch in the series adds a new getter for XDP
link info which returns all the information returned via netlink (and which can
be extended later).

Finally, add a getter for BPF program size, which can be used by the caller to
estimate the amount of locked memory needed to load a program.

A selftest is added for the pinning change, while the other features were tested
in the xdp-filter tool from the xdp-tools repo. The 'new-libbpf-features' branch
contains the commits that make use of the new XDP getter and the corrected EPERM
error code.

[0] https://github.com/xdp-project/xdp-tools

Changelog:

v4:
  - Don't do any size checks on struct xdp_info, just copy (and/or zero)
    whatever size the caller supplied.

v3:
  - Pass through all kernel error codes on program load (instead of just EPERM).
  - No new bpf_object__unload() variant, just do the loop at the caller
  - Don't reject struct xdp_info sizes that are bigger than what we expect.
  - Add a comment noting that bpf_program__size() returns the size in bytes

v2:
  - Keep function names in libbpf.map sorted properly
====================

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

libbpf: Add getter for program size

This adds a new getter for the BPF program size (in bytes). This is useful
for a caller that is trying to predict how much memory will be locked by
loading a BPF object into the kernel.

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/157333185272.88376.10996937115395724683.stgit@toke.dk

libbpf: Add bpf_get_link_xdp_info() function to get more XDP information

Currently, libbpf only provides a function to get a single ID for the XDP
program attached to the interface. However, it can be useful to get the
full set of program IDs attached, along with the attachment mode, in one
go. Add a new getter function to support this, using an extendible
structure to carry the information. Express the old bpf_get_link_id()
function in terms of the new function.

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/157333185164.88376.7520653040667637246.stgit@toke.dk

libbpf: Use pr_warn() when printing netlink errors

The netlink functions were using fprintf(stderr, ) directly to print out
error messages, instead of going through the usual logging macros. This
makes it impossible for the calling application to silence or redirect
those error messages. Fix this by switching to pr_warn() in nlattr.c and
netlink.c.

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/157333185055.88376.15999360127117901443.stgit@toke.dk

libbpf: Propagate EPERM to caller on program load

When loading an eBPF program, libbpf overrides the return code for EPERM
errors instead of returning it to the caller. This makes it hard to figure
out what went wrong on load.

In particular, EPERM is returned when the system rlimit is too low to lock
the memory required for the BPF program. Previously, this was somewhat
obscured because the rlimit error would be hit on map creation (which does
return it correctly). However, since maps can now be reused, object load
can proceed all the way to loading programs without hitting the error;
propagating it even in this case makes it possible for the caller to react
appropriately (and, e.g., attempt to raise the rlimit before retrying).

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/157333184946.88376.11768171652794234561.stgit@toke.dk

selftests/bpf: Add tests for automatic map unpinning on load failure

This add tests for the different variations of automatic map unpinning on
load failure.

Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/157333184838.88376.8243704248624814775.stgit@toke.dk

libbpf: Unpin auto-pinned maps if loading fails

Since the automatic map-pinning happens during load, it will leave pinned
maps around if the load fails at a later stage. Fix this by unpinning any
pinned maps on cleanup. To avoid unpinning pinned maps that were reused
rather than newly pinned, add a new boolean property on struct bpf_map to
keep track of whether that map was reused or not; and only unpin those maps
that were not reused.

Fixes: 57a00f41644f ("libbpf: Add auto-pinning of maps when loading BPF objects")
Signed-off-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Acked-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
Acked-by: Song Liu <songliubraving@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/157333184731.88376.9992935027056165873.stgit@toke.dk

samples: bpf: update map definition to new syntax BTF-defined map

Since, the new syntax of BTF-defined map has been introduced,
the syntax for using maps under samples directory are mixed up.
For example, some are already using the new syntax, and some are using
existing syntax by calling them as 'legacy'.

As stated at commit abd29c931459 ("libbpf: allow specifying map
definitions using BTF"), the BTF-defined map has more compatablility
with extending supported map definition features.

The commit doesn't replace all of the map to new BTF-defined map,
because some of the samples still use bpf_load instead of libbpf, which
can't properly create BTF-defined map.

This will only updates the samples which uses libbpf API for loading bpf
program. (ex. bpf_prog_load_xattr)

Signed-off-by: Daniel T. Lee <danieltimlee@gmail.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

samples: bpf: Update outdated error message

Currently, under samples, several methods are being used to load bpf
program.

Since using libbpf is preferred solution, lots of previously used
'load_bpf_file' from bpf_load are replaced with 'bpf_prog_load_xattr'
from libbpf.

But some of the error messages still show up as 'load_bpf_file' instead
of 'bpf_prog_load_xattr'.

This commit fixes outdated errror messages under samples and fixes some
code style issues.

Signed-off-by: Daniel T. Lee <danieltimlee@gmail.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107005153.31541-2-danieltimlee@gmail.com

bpf: Add cb access in kfree_skb test

Access the skb->cb[] in the kfree_skb test.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107180905.4097871-1-kafai@fb.com

bpf: Add array support to btf_struct_access

This patch adds array support to btf_struct_access().
It supports array of int, array of struct and multidimensional
array.

It also allows using u8[] as a scratch space.  For example,
it allows access the "char cb[48]" with size larger than
the array's element "char".  Another potential use case is
"u64 icsk_ca_priv[]" in the tcp congestion control.

btf_resolve_size() is added to resolve the size of any type.
It will follow the modifier if there is any.  Please
see the function comment for details.

This patch also adds the "off < moff" check at the beginning
of the for loop.  It is to reject cases when "off" is pointing
to a "hole" in a struct.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107180903.4097702-1-kafai@fb.com

Merge branch 'bpf-libbpf-fixes'

Andrii Nakryiko says:

====================
Github's mirror of libbpf got LGTM and Coverity statis analysis running
against it and spotted few real bugs and few potential issues. This patch
series fixes found issues.
====================

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

libbpf: Improve handling of corrupted ELF during map initialization

If we get ELF file with "maps" section, but no symbols pointing to it, we'll
end up with division by zero. Add check against this situation and exit early
with error. Found by Coverity scan against Github libbpf sources.

Fixes: bf82927125dd ("libbpf: refactor map initialization")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107020855.3834758-6-andriin@fb.com

libbpf: Make btf__resolve_size logic always check size error condition

Perform size check always in btf__resolve_size. Makes the logic a bit more
robust against corrupted BTF and silences LGTM/Coverity complaining about
always true (size < 0) check.

Fixes: 69eaab04c675 ("btf: extract BTF type size calculation")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107020855.3834758-5-andriin@fb.com

libbpf: Fix another potential overflow issue in bpf_prog_linfo

Fix few issues found by Coverity and LGTM.

Fixes: b053b439b72a ("bpf: libbpf: bpftool: Print bpf_line_info during prog dump")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107020855.3834758-4-andriin@fb.com

libbpf: Fix potential overflow issue

Fix a potential overflow issue found by LGTM analysis, based on Github libbpf
source code.

Fixes: 3d65014146c6 ("bpf: libbpf: Add btf_line_info support to libbpf")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107020855.3834758-3-andriin@fb.com

libbpf: Fix memory leak/double free issue

Coverity scan against Github libbpf code found the issue of not freeing memory and
leaving already freed memory still referenced from bpf_program. Fix it by
re-assigning successfully reallocated memory sooner.

Fixes: 2993e0515bb4 ("tools/bpf: add support to read .BTF.ext sections")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107020855.3834758-2-andriin@fb.com

libbpf: Fix negative FD close() in xsk_setup_xdp_prog()

Fix issue reported by static analysis (Coverity). If bpf_prog_get_fd_by_id()
fails, xsk_lookup_bpf_maps() will fail as well and clean-up code will attempt
close() with fd=-1. Fix by checking bpf_prog_get_fd_by_id() return result and
exiting early.

Fixes: 10a13bb40e54 ("libbpf: remove qidconf and better support external bpf programs.")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107054059.313884-1-andriin@fb.com

s390/bpf: Remove unused SEEN_RET0, SEEN_REG_AX and ret0_ip

We don't need them since commit e1cf4befa297 ("bpf, s390x: remove
ld_abs/ld_ind") and commit a3212b8f15d8 ("bpf, s390x: remove obsolete
exception handling from div/mod").

Also, use BIT(n) instead of 1 << n, because checkpatch says so.

Signed-off-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107114033.90505-1-iii@linux.ibm.com

s390/bpf: Wrap JIT macro parameter usages in parentheses

This change does not alter JIT behavior; it only makes it possible to
safely invoke JIT macros with complex arguments in the future.

Signed-off-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107113211.90105-1-iii@linux.ibm.com

s390/bpf: Use kvcalloc for addrs array

A BPF program may consist of 1m instructions, which means JIT
instruction-address mapping can be as large as 4m. s390 has
FORCE_MAX_ZONEORDER=9 (for memory hotplug reasons), which means maximum
kmalloc size is 1m. This makes it impossible to JIT programs with more
than 256k instructions.

Fix by using kvcalloc, which falls back to vmalloc for larger
allocations. An alternative would be to use a radix tree, but that is
not supported by bpf_prog_fill_jited_linfo.

Signed-off-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107141838.92202-1-iii@linux.ibm.com

tools, bpf_asm: Warn when jumps are out of range

When compiling larger programs with bpf_asm, it's possible to
accidentally exceed jt/jf range, in which case it won't complain, but
rather silently emit a truncated offset, leading to a "happy debugging"
situation.

Add a warning to help detecting such issues. It could be made an error
instead, but this might break compilation of existing code (which might
be working by accident).

Signed-off-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107100349.88976-1-iii@linux.ibm.com

bpf: Account for insn->off when doing bpf_probe_read_kernel

In the bpf interpreter mode, bpf_probe_read_kernel is used to read
from PTR_TO_BTF_ID's kernel object.  It currently missed considering
the insn->off.  This patch fixes it.

Fixes: 2a02759ef5f8 ("bpf: Add support for BTF pointers to interpreter")
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <kafai@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191107014640.384083-1-kafai@fb.com

libbpf: Simplify BPF_CORE_READ_BITFIELD_PROBED usage

Streamline BPF_CORE_READ_BITFIELD_PROBED interface to follow
BPF_CORE_READ_BITFIELD (direct) and BPF_CORE_READ, in general, i.e., just
return read result or 0, if underlying bpf_probe_read() failed.

In practice, real applications rarely check bpf_probe_read() result, because
it has to always work or otherwise it's a bug. So propagating internal
bpf_probe_read() error from this macro hurts usability without providing real
benefits in practice. This patch fixes the issue and simplifies usage,
noticeable even in selftest itself.

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/20191106201500.2582438-1-andriin@fb.com

selftests/bps: Clean up removed ints relocations negative tests

As part of 42765ede5c54 ("selftests/bpf: Remove too strict field offset relo
test cases"), few ints relocations negative (supposed to fail) tests were
removed, but not completely. Due to them being negative, some leftovers in
prog_tests/core_reloc.c went unnoticed. Clean them up.

Fixes: 42765ede5c54 ("selftests/bpf: Remove too strict field offset relo test cases")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191106173659.1978131-1-andriin@fb.com

Merge branch 'bpf-libbpf-bitfield-size-relo'

Andrii Nakryiko says:

====================
This patch set adds support for reading bitfields in a relocatable manner
through a set of relocations emitted by Clang, corresponding libbpf support
for those relocations, as well as abstracting details into
BPF_CORE_READ_BITFIELD/BPF_CORE_READ_BITFIELD_PROBED macro.

We also add support for capturing relocatable field size, so that BPF program
code can adjust its logic to actual amount of data it needs to operate on,
even if it changes between kernels. New convenience macro is added to
bpf_core_read.h (bpf_core_field_size(), in the same family of macro as
bpf_core_read() and bpf_core_field_exists()). Corresponding set of selftests
are added to excercise this logic and validate correctness in a variety of
scenarios.

Some of the overly strict logic of matching fields is relaxed to support wider
variety of scenarios. See patch #1 for that.

Patch #1 removes few overly strict test cases.
Patch #2 adds support for bitfield-related relocations.
Patch #3 adds some further adjustments to support generic field size
relocations and introduces bpf_core_field_size() macro.
Patch #4 tests bitfield reading.
Patch #5 tests field size relocations.

v1 -> v2:
  - added direct memory read-based macro and tests for bitfield reads.
====================

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

selftests/bpf: Add field size relocation tests

Add test verifying correctness and logic of field size relocation support in
libbpf.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191101222810.1246166-6-andriin@fb.com

selftest/bpf: Add relocatable bitfield reading tests

Add a bunch of selftests verifying correctness of relocatable bitfield reading
support in libbpf. Both bpf_probe_read()-based and direct read-based bitfield
macros are tested. core_reloc.c "test_harness" is extended to support raw
tracepoint and new typed raw tracepoints as test BPF program types.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191101222810.1246166-5-andriin@fb.com

libbpf: Add support for field size relocations

Add bpf_core_field_size() macro, capturing a relocation against field size.
Adjust bits of internal libbpf relocation logic to allow capturing size
relocations of various field types: arrays, structs/unions, enums, etc.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191101222810.1246166-4-andriin@fb.com

libbpf: Add support for relocatable bitfields

Add support for the new field relocation kinds, necessary to support
relocatable bitfield reads. Provide macro for abstracting necessary code doing
full relocatable bitfield extraction into u64 value. Two separate macros are
provided:
- BPF_CORE_READ_BITFIELD macro for direct memory read-enabled BPF programs
(e.g., typed raw tracepoints). It uses direct memory dereference to extract
bitfield backing integer value.
- BPF_CORE_READ_BITFIELD_PROBED macro for cases where bpf_probe_read() needs
to be used to extract same backing integer value.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191101222810.1246166-3-andriin@fb.com

selftests/bpf: Remove too strict field offset relo test cases

As libbpf is going to gain support for more field relocations, including field
size, some restrictions about exact size match are going to be lifted. Remove
test cases that explicitly test such failures.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20191101222810.1246166-2-andriin@fb.com

Merge tag 'mlx5-updates-2019-11-01' of git://git./linux/kernel/git/saeed/linux

Saeed Mahameed says:

====================
mlx5-updates-2019-11-01

Misc updates for mlx5 netdev and core driver

1) Steering Core: Replace CRC32 internal implementation with standard
   kernel lib.
2) Steering Core: Support IPv4 and IPv6 mixed matcher.
3) Steering Core: Lockless FTE read lookups
4) TC: Bit sized fields rewrite support.
5) FPGA: Standalone FPGA support.
6) SRIOV: Reset VF parameters configurations on SRIOV disable.
7) netdev: Dump WQs wqe descriptors on CQE with error events.
8) MISC Cleanups.
====================

Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

mISDN: remove unused variable 'faxmodulation_s'

drivers/isdn/hardware/mISDN/mISDNisar.c:30:17:
 warning: faxmodulation_s defined but not used [-Wunused-const-variable=]

It is never used, so can be removed.

Signed-off-by: YueHaibing <yuehaibing@huawei.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

ptp: Add a ptp clock driver for IDT ClockMatrix.

The IDT ClockMatrix (TM) family includes integrated devices that provide
eight PLL channels.  Each PLL channel can be independently configured as a
frequency synthesizer, jitter attenuator, digitally controlled
oscillator (DCO), or a digital phase lock loop (DPLL).  Typically
these devices are used as timing references and clock sources for PTP
applications.  This patch adds support for the device.

Co-developed-by: Richard Cochran <richardcochran@gmail.com>
Signed-off-by: Richard Cochran <richardcochran@gmail.com>
Signed-off-by: Vincent Cheng <vincent.cheng.xh@renesas.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

dt-bindings: ptp: Add device tree binding for IDT ClockMatrix based PTP clock

Add device tree binding doc for the IDT ClockMatrix PTP clock.

Signed-off-by: Vincent Cheng <vincent.cheng.xh@renesas.com>
Reviewed-by: Simon Horman <simon.horman@netronome.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: icmp6: provide input address for traceroute6

traceroute6 output can be confusing, in that it shows the address
that a router would use to reach the sender, rather than the address
the packet used to reach the router.
Consider this case:

        ------------------------ N2
         |                    |
       ------              ------  N3  ----
       | R1 |              | R2 |------|H2|
       ------              ------      ----
         |                    |
        ------------------------ N1
                  |
                 ----
                 |H1|
                 ----

where H1's default route is through R1, and R1's default route is
through R2 over N2.
traceroute6 from H1 to H2 shows R2's address on N1 rather than on N2.

The script below can be used to reproduce this scenario.

traceroute6 output without this patch:

traceroute to 2000:103::4 (2000:103::4), 30 hops max, 80 byte packets
 1  2000:101::1 (2000:101::1)  0.036 ms  0.008 ms  0.006 ms
 2  2000:101::2 (2000:101::2)  0.011 ms  0.008 ms  0.007 ms
 3  2000:103::4 (2000:103::4)  0.013 ms  0.010 ms  0.009 ms

traceroute6 output with this patch:

traceroute to 2000:103::4 (2000:103::4), 30 hops max, 80 byte packets
 1  2000:101::1 (2000:101::1)  0.056 ms  0.019 ms  0.006 ms
 2  2000:102::2 (2000:102::2)  0.013 ms  0.008 ms  0.008 ms
 3  2000:103::4 (2000:103::4)  0.013 ms  0.009 ms  0.009 ms

#!/bin/bash
#
#        ------------------------ N2
#         |                    |
#       ------              ------  N3  ----
#       | R1 |              | R2 |------|H2|
#       ------              ------      ----
#         |                    |
#        ------------------------ N1
#                  |
#                 ----
#                 |H1|
#                 ----
#
# N1: 2000:101::/64
# N2: 2000:102::/64
# N3: 2000:103::/64
#
# R1's host part of address: 1
# R2's host part of address: 2
# H1's host part of address: 3
# H2's host part of address: 4
#
# For example:
# the IPv6 address of R1's interface on N2 is 2000:102::1/64
#
# Nets are implemented by macvlan interfaces (bridge mode) over
# dummy interfaces.
#

# Create net namespaces
ip netns add host1
ip netns add host2
ip netns add rtr1
ip netns add rtr2

# Create nets
ip link add net1 type dummy; ip link set net1 up
ip link add net2 type dummy; ip link set net2 up
ip link add net3 type dummy; ip link set net3 up

# Add interfaces to net1, move them to their nemaspaces
ip link add link net1 dev host1net1 type macvlan mode bridge
ip link set host1net1 netns host1
ip link add link net1 dev rtr1net1 type macvlan mode bridge
ip link set rtr1net1 netns rtr1
ip link add link net1 dev rtr2net1 type macvlan mode bridge
ip link set rtr2net1 netns rtr2

# Add interfaces to net2, move them to their nemaspaces
ip link add link net2 dev rtr1net2 type macvlan mode bridge
ip link set rtr1net2 netns rtr1
ip link add link net2 dev rtr2net2 type macvlan mode bridge
ip link set rtr2net2 netns rtr2

# Add interfaces to net3, move them to their nemaspaces
ip link add link net3 dev rtr2net3 type macvlan mode bridge
ip link set rtr2net3 netns rtr2
ip link add link net3 dev host2net3 type macvlan mode bridge
ip link set host2net3 netns host2

# Configure interfaces and routes in host1
ip netns exec host1 ip link set lo up
ip netns exec host1 ip link set host1net1 up
ip netns exec host1 ip -6 addr add 2000:101::3/64 dev host1net1
ip netns exec host1 ip -6 route add default via 2000:101::1

# Configure interfaces and routes in rtr1
ip netns exec rtr1 ip link set lo up
ip netns exec rtr1 ip link set rtr1net1 up
ip netns exec rtr1 ip -6 addr add 2000:101::1/64 dev rtr1net1
ip netns exec rtr1 ip link set rtr1net2 up
ip netns exec rtr1 ip -6 addr add 2000:102::1/64 dev rtr1net2
ip netns exec rtr1 ip -6 route add default via 2000:102::2
ip netns exec rtr1 sysctl net.ipv6.conf.all.forwarding=1

# Configure interfaces and routes in rtr2
ip netns exec rtr2 ip link set lo up
ip netns exec rtr2 ip link set rtr2net1 up
ip netns exec rtr2 ip -6 addr add 2000:101::2/64 dev rtr2net1
ip netns exec rtr2 ip link set rtr2net2 up
ip netns exec rtr2 ip -6 addr add 2000:102::2/64 dev rtr2net2
ip netns exec rtr2 ip link set rtr2net3 up
ip netns exec rtr2 ip -6 addr add 2000:103::2/64 dev rtr2net3
ip netns exec rtr2 sysctl net.ipv6.conf.all.forwarding=1

# Configure interfaces and routes in host2
ip netns exec host2 ip link set lo up
ip netns exec host2 ip link set host2net3 up
ip netns exec host2 ip -6 addr add 2000:103::4/64 dev host2net3
ip netns exec host2 ip -6 route add default via 2000:103::2

# Ping host2 from host1
ip netns exec host1 ping6 -c5 2000:103::4

# Traceroute host2 from host1
ip netns exec host1 traceroute6 2000:103::4

# Delete nets
ip link del net3
ip link del net2
ip link del net1

# Delete namespaces
ip netns del rtr2
ip netns del rtr1
ip netns del host2
ip netns del host1

Signed-off-by: Francesco Ruggeri <fruggeri@arista.com>
Original-patch-by: Honggang Xu <hxu@arista.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

tipc: improve message bundling algorithm

As mentioned in commit e95584a889e1 ("tipc: fix unlimited bundling of
small messages"), the current message bundling algorithm is inefficient
that can generate bundles of only one payload message, that causes
unnecessary overheads for both the sender and receiver.

This commit re-designs the 'tipc_msg_make_bundle()' function (now named
as 'tipc_msg_try_bundle()'), so that when a message comes at the first
place, we will just check & keep a reference to it if the message is
suitable for bundling. The message buffer will be put into the link
backlog queue and processed as normal. Later on, when another one comes
we will make a bundle with the first message if possible and so on...
This way, a bundle if really needed will always consist of at least two
payload messages. Otherwise, we let the first buffer go its way without
any need of bundling, so reduce the overheads to zero.

Moreover, since now we have both the messages in hand, we can even
optimize the 'tipc_msg_bundle()' function, make bundle of a very large
(size ~ MSS) and small messages which is not with the current algorithm
e.g. [1400-byte message] + [10-byte message] (MTU = 1500).

Acked-by: Ying Xue <ying.xue@windreiver.com>
Acked-by: Jon Maloy <jon.maloy@ericsson.com>
Signed-off-by: Tuong Lien <tuong.t.lien@dektech.com.au>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: icmp: use input address in traceroute

Even with icmp_errors_use_inbound_ifaddr set, traceroute returns the
primary address of the interface the packet was received on, even if
the path goes through a secondary address. In the example:

                    1.0.3.1/24
 ---- 1.0.1.3/24    1.0.1.1/24 ---- 1.0.2.1/24    1.0.2.4/24 ----
 |H1|--------------------------|R1|--------------------------|H2|
 ----            N1            ----            N2            ----

where 1.0.3.1/24 is R1's primary address on N1, traceroute from
H1 to H2 returns:

traceroute to 1.0.2.4 (1.0.2.4), 30 hops max, 60 byte packets
 1  1.0.3.1 (1.0.3.1)  0.018 ms  0.006 ms  0.006 ms
 2  1.0.2.4 (1.0.2.4)  0.021 ms  0.007 ms  0.007 ms

After applying this patch, it returns:

traceroute to 1.0.2.4 (1.0.2.4), 30 hops max, 60 byte packets
 1  1.0.1.1 (1.0.1.1)  0.033 ms  0.007 ms  0.006 ms
 2  1.0.2.4 (1.0.2.4)  0.011 ms  0.007 ms  0.007 ms

Original-patch-by: Bill Fenner <fenner@arista.com>
Signed-off-by: Francesco Ruggeri <fruggeri@arista.com>
Reviewed-by: David Ahern <dsahern@gmail.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

Merge branch 'optimize-openvswitch-flow-looking-up'

Tonghao Zhang says:

====================
optimize openvswitch flow looking up

This series patch optimize openvswitch for performance or simplify
codes.

Patch 1, 2, 4: Port Pravin B Shelar patches to
linux upstream with little changes.

Patch 5, 6, 7: Optimize the flow looking up and
simplify the flow hash.

Patch 8, 9: are bugfix.

The performance test is on Intel Xeon E5-2630 v4.
The test topology is show as below:

+-----------------------------------+
|   +---------------------------+   |
|   | eth0   ovs-switch    eth1 |   | Host0
|   +---------------------------+   |
+-----------------------------------+
      ^                       |
      |                       |
      |                       |
      |                       |
      |                       v
+-----+----+             +----+-----+
| netperf  | Host1       | netserver| Host2
+----------+             +----------+

We use netperf send the 64B packets, and insert 255+ flow-mask:
$ ovs-dpctl add-flow ovs-switch "in_port(1),eth(dst=00:01:00:00:00:00/ff:ff:ff:ff:ff:01),eth_type(0x0800),ipv4(frag=no)" 2
...
$ ovs-dpctl add-flow ovs-switch "in_port(1),eth(dst=00:ff:00:00:00:00/ff:ff:ff:ff:ff:ff),eth_type(0x0800),ipv4(frag=no)" 2
$
$ netperf -t UDP_STREAM -H 2.2.2.200 -l 40 -- -m 18

* Without series patch, throughput 8.28Mbps
* With series patch, throughput 46.05Mbps

v6:
some coding style fixes

v5:
rewrite patch 8, release flow-mask when freeing flow

v4:
access ma->count with READ_ONCE/WRITE_ONCE API. More information,
see patch 5 comments.

v3:
update ma point when realloc mask_array in patch 5

v2:
simplify codes. e.g. use kfree_rcu instead of call_rcu
====================

Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: simplify the ovs_dp_cmd_new

use the specified functions to init resource.

Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: don't unlock mutex when changing the user_features fails

Unlocking of a not locked mutex is not allowed.
Other kernel thread may be in critical section while
we unlock it because of setting user_feature fail.

Fixes: 95a7233c4 ("net: openvswitch: Set OvS recirc_id from tc chain index")
Cc: Paul Blakey <paulb@mellanox.com>
Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: fix possible memleak on destroy flow-table

When we destroy the flow tables which may contain the flow_mask,
so release the flow mask struct.

Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: add likely in flow_lookup

The most case *index < ma->max, and flow-mask is not NULL.
We add un/likely for performance.

Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: simplify the flow_hash

Simplify the code and remove the unnecessary BUILD_BUG_ON.

Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: optimize flow-mask looking up

The full looking up on flow table traverses all mask array.
If mask-array is too large, the number of invalid flow-mask
increase, performance will be drop.

One bad case, for example: M means flow-mask is valid and NULL
of flow-mask means deleted.

+-------------------------------------------+
| M | NULL | ...                  | NULL | M|
+-------------------------------------------+

In that case, without this patch, openvswitch will traverses all
mask array, because there will be one flow-mask in the tail. This
patch changes the way of flow-mask inserting and deleting, and the
mask array will be keep as below: there is not a NULL hole. In the
fast path, we can "break" "for" (not "continue") in flow_lookup
when we get a NULL flow-mask.

         "break"
            v
+-------------------------------------------+
| M | M |  NULL |...           | NULL | NULL|
+-------------------------------------------+

This patch don't optimize slow or control path, still using ma->max
to traverse. Slow path:
* tbl_mask_array_realloc
* ovs_flow_tbl_lookup_exact
* flow_mask_find

Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: optimize flow mask cache hash collision

Port the codes to linux upstream and with little changes.

Pravin B Shelar, says:
| In case hash collision on mask cache, OVS does extra flow
| lookup. Following patch avoid it.

Link: https://github.com/openvswitch/ovs/commit/0e6efbe2712da03522532dc5e84806a96f6a0dd1
Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Signed-off-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: shrink the mask array if necessary

When creating and inserting flow-mask, if there is no available
flow-mask, we realloc the mask array. When removing flow-mask,
if necessary, we shrink mask array.

Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Acked-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: convert mask list in mask array

Port the codes to linux upstream and with little changes.

Pravin B Shelar, says:
| mask caches index of mask in mask_list. On packet recv OVS
| need to traverse mask-list to get cached mask. Therefore array
| is better for retrieving cached mask. This also allows better
| cache replacement algorithm by directly checking mask's existence.

Link: https://github.com/openvswitch/ovs/commit/d49fc3ff53c65e4eca9cabd52ac63396746a7ef5
Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Signed-off-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

net: openvswitch: add flow-mask cache for performance

The idea of this optimization comes from a patch which
is committed in 2014, openvswitch community. The author
is Pravin B Shelar. In order to get high performance, I
implement it again. Later patches will use it.

Pravin B Shelar, says:
| On every packet OVS needs to lookup flow-table with every
| mask until it finds a match. The packet flow-key is first
| masked with mask in the list and then the masked key is
| looked up in flow-table. Therefore number of masks can
| affect packet processing performance.

Link: https://github.com/openvswitch/ovs/commit/5604935e4e1cbc16611d2d97f50b717aa31e8ec5
Signed-off-by: Tonghao Zhang <xiangxia.m.yue@gmail.com>
Tested-by: Greg Rose <gvrose8192@gmail.com>
Acked-by: William Tu <u9012063@gmail.com>
Signed-off-by: Pravin B Shelar <pshelar@ovn.org>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

Merge git://git./linux/kernel/git/bpf/bpf-next

Alexei Starovoitov says:

====================
pull-request: bpf-next 2019-11-02

The following pull-request contains BPF updates for your *net-next* tree.

We've added 30 non-merge commits during the last 7 day(s) which contain
a total of 41 files changed, 1864 insertions(+), 474 deletions(-).

The main changes are:

1) Fix long standing user vs kernel access issue by introducing
   bpf_probe_read_user() and bpf_probe_read_kernel() helpers, from Daniel.

2) Accelerated xskmap lookup, from Björn and Maciej.

3) Support for automatic map pinning in libbpf, from Toke.

4) Cleanup of BTF-enabled raw tracepoints, from Alexei.

5) Various fixes to libbpf and selftests.
====================

Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

Merge git://git./linux/kernel/git/netdev/net

The only slightly tricky merge conflict was the netdevsim because the
mutex locking fix overlapped a lot of driver reload reorganization.

The rest were (relatively) trivial in nature.

Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

Merge branch 'bpf_probe_read_user'

Daniel Borkmann says:

====================
This set adds probe_read_{user,kernel}(), probe_read_str_{user,kernel}()
helpers, fixes probe_write_user() helper and selftests. For details please
see individual patches.

Thanks!

v2 -> v3:
  - noticed two more things that are fixed in here:
   - bpf uapi helper description used 'int size' for *_str helpers, now u32
   - we need TASK_SIZE_MAX + guard page on x86-64 in patch 2 otherwise
     we'll trigger the 00c42373d397 warn as well, so full range covered now
v1 -> v2:
  - standardize unsafe_ptr terminology in uapi header comment (Andrii)
  - probe_read_{user,kernel}[_str] naming scheme (Andrii)
  - use global data in last test case, remove relaxed_maps (Andrii)
  - add strict non-pagefault kernel read funcs to avoid warning in
    kernel probe read helpers (Alexei)
====================

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

bpf, testing: Add selftest to read/write sockaddr from user space

Tested on x86-64 and Ilya was also kind enough to give it a spin on
s390x, both passing with probe_user:OK there. The test is using the
newly added bpf_probe_read_user() to dump sockaddr from connect call
into .bss BPF map and overrides the user buffer via bpf_probe_write_user():

  # ./test_progs
  [...]
  #17 pkt_md_access:OK
  #18 probe_user:OK
  #19 prog_run_xattr:OK
  [...]

Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/90f449d8af25354e05080e82fc6e2d3179da30ea.1572649915.git.daniel@iogearbox.net

bpf, testing: Convert prog tests to probe_read_{user, kernel}{, _str} helper

Use probe read *_{kernel,user}{,_str}() helpers instead of bpf_probe_read()
or bpf_probe_read_user_str() for program tests where appropriate.

Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/4a61d4b71ce3765587d8ef5cb93afa18515e5b3e.1572649915.git.daniel@iogearbox.net

bpf, samples: Use bpf_probe_read_user where appropriate

Use bpf_probe_read_user() helper instead of bpf_probe_read() for samples that
attach to kprobes probing on user addresses.

Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/5b0144b3f8e031ec5e2438bd7de8d7877e63bf2f.1572649915.git.daniel@iogearbox.net

bpf: Switch BPF probe insns to bpf_probe_read_kernel

Commit 2a02759ef5f8 ("bpf: Add support for BTF pointers to interpreter")
explicitly states that the pointer to BTF object is a pointer to a kernel
object or NULL. Therefore we should also switch to using the strict kernel
probe helper which is restricted to kernel addresses only when architectures
have non-overlapping address spaces.

Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/d2b90827837685424a4b8008dfe0460558abfada.1572649915.git.daniel@iogearbox.net

bpf: Add probe_read_{user, kernel} and probe_read_{user, kernel}_str helpers

The current bpf_probe_read() and bpf_probe_read_str() helpers are broken
in that they assume they can be used for probing memory access for kernel
space addresses /as well as/ user space addresses.

However, plain use of probe_kernel_read() for both cases will attempt to
always access kernel space address space given access is performed under
KERNEL_DS and some archs in-fact have overlapping address spaces where a
kernel pointer and user pointer would have the /same/ address value and
therefore accessing application memory via bpf_probe_read{,_str}() would
read garbage values.

Lets fix BPF side by making use of recently added 3d7081822f7f ("uaccess:
Add non-pagefault user-space read functions"). Unfortunately, the only way
to fix this status quo is to add dedicated bpf_probe_read_{user,kernel}()
and bpf_probe_read_{user,kernel}_str() helpers. The bpf_probe_read{,_str}()
helpers are kept as-is to retain their current behavior.

The two *_user() variants attempt the access always under USER_DS set, the
two *_kernel() variants will -EFAULT when accessing user memory if the
underlying architecture has non-overlapping address ranges, also avoiding
throwing the kernel warning via 00c42373d397 ("x86-64: add warning for
non-canonical user access address dereferences").

Fixes: a5e8c07059d0 ("bpf: add bpf_probe_read_str helper")
Fixes: 2541517c32be ("tracing, perf: Implement BPF programs attached to kprobes")
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/796ee46e948bc808d54891a1108435f8652c6ca4.1572649915.git.daniel@iogearbox.net

bpf: Make use of probe_user_write in probe write helper

Convert the bpf_probe_write_user() helper to probe_user_write() such that
writes are not attempted under KERNEL_DS anymore which is buggy as kernel
and user space pointers can have overlapping addresses. Also, given we have
the access_ok() check inside probe_user_write(), the helper doesn't need
to do it twice.

Fixes: 96ae52279594 ("bpf: Add bpf_probe_write_user BPF helper to be called in tracers")
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/841c461781874c07a0ee404a454c3bc0459eed30.1572649915.git.daniel@iogearbox.net

uaccess: Add strict non-pagefault kernel-space read function

Add two new probe_kernel_read_strict() and strncpy_from_unsafe_strict()
helpers which by default alias to the __probe_kernel_read() and the
__strncpy_from_unsafe(), respectively, but can be overridden by archs
which have non-overlapping address ranges for kernel space and user
space in order to bail out with -EFAULT when attempting to probe user
memory including non-canonical user access addresses [0]:

  4-level page tables:
    user-space mem: 0x0000000000000000 - 0x00007fffffffffff
    non-canonical:  0x0000800000000000 - 0xffff7fffffffffff

  5-level page tables:
    user-space mem: 0x0000000000000000 - 0x00ffffffffffffff
    non-canonical:  0x0100000000000000 - 0xfeffffffffffffff

The idea is that these helpers are complementary to the probe_user_read()
and strncpy_from_unsafe_user() which probe user-only memory. Both added
helpers here do the same, but for kernel-only addresses.

Both set of helpers are going to be used for BPF tracing. They also
explicitly avoid throwing the splat for non-canonical user addresses from
00c42373d397 ("x86-64: add warning for non-canonical user access address
dereferences").

For compat, the current probe_kernel_read() and strncpy_from_unsafe() are
left as-is.

  [0] Documentation/x86/x86_64/mm.txt

Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Masami Hiramatsu <mhiramat@kernel.org>
Cc: x86@kernel.org
Link: https://lore.kernel.org/bpf/eefeefd769aa5a013531f491a71f0936779e916b.1572649915.git.daniel@iogearbox.net

uaccess: Add non-pagefault user-space write function

Commit 3d7081822f7f ("uaccess: Add non-pagefault user-space read functions")
missed to add probe write function, therefore factor out a probe_write_common()
helper with most logic of probe_kernel_write() except setting KERNEL_DS, and
add a new probe_user_write() helper so it can be used from BPF side.

Again, on some archs, the user address space and kernel address space can
co-exist and be overlapping, so in such case, setting KERNEL_DS would mean
that the given address is treated as being in kernel address space.

Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andriin@fb.com>
Cc: Masami Hiramatsu <mhiramat@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/9df2542e68141bfa3addde631441ee45503856a8.1572649915.git.daniel@iogearbox.net