Documentation/bpf/prog_flow_dissector.rst

   1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
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   3 ============================
   4 BPF_PROG_TYPE_FLOW_DISSECTOR
   5 ============================
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   7 Overview
   8 ========
   9
  10 Flow dissector is a routine that parses metadata out of the packets. It's
  11 used in the various places in the networking subsystem (RFS, flow hash, etc).
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  13 BPF flow dissector is an attempt to reimplement C-based flow dissector logic
  14 in BPF to gain all the benefits of BPF verifier (namely, limits on the
  15 number of instructions and tail calls).
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  17 API
  18 ===
  19
  20 BPF flow dissector programs operate on an ``__sk_buff``. However, only the
  21 limited set of fields is allowed: ``data``, ``data_end`` and ``flow_keys``.
  22 ``flow_keys`` is ``struct bpf_flow_keys`` and contains flow dissector input
  23 and output arguments.
  24
  25 The inputs are:
  26   * ``nhoff`` - initial offset of the networking header
  27   * ``thoff`` - initial offset of the transport header, initialized to nhoff
  28   * ``n_proto`` - L3 protocol type, parsed out of L2 header
  29   * ``flags`` - optional flags
  30
  31 Flow dissector BPF program should fill out the rest of the ``struct
  32 bpf_flow_keys`` fields. Input arguments ``nhoff/thoff/n_proto`` should be
  33 also adjusted accordingly.
  34
  35 The return code of the BPF program is either BPF_OK to indicate successful
  36 dissection, or BPF_DROP to indicate parsing error.
  37
  38 __sk_buff->data
  39 ===============
  40
  41 In the VLAN-less case, this is what the initial state of the BPF flow
  42 dissector looks like::
  43
  44   +------+------+------------+-----------+
  45   | DMAC | SMAC | ETHER_TYPE | L3_HEADER |
  46   +------+------+------------+-----------+
  47                               ^
  48                               |
  49                               +-- flow dissector starts here
  50
  51
  52 .. code:: c
  53
  54   skb->data + flow_keys->nhoff point to the first byte of L3_HEADER
  55   flow_keys->thoff = nhoff
  56   flow_keys->n_proto = ETHER_TYPE
  57
  58 In case of VLAN, flow dissector can be called with the two different states.
  59
  60 Pre-VLAN parsing::
  61
  62   +------+------+------+-----+-----------+-----------+
  63   | DMAC | SMAC | TPID | TCI |ETHER_TYPE | L3_HEADER |
  64   +------+------+------+-----+-----------+-----------+
  65                         ^
  66                         |
  67                         +-- flow dissector starts here
  68
  69 .. code:: c
  70
  71   skb->data + flow_keys->nhoff point the to first byte of TCI
  72   flow_keys->thoff = nhoff
  73   flow_keys->n_proto = TPID
  74
  75 Please note that TPID can be 802.1AD and, hence, BPF program would
  76 have to parse VLAN information twice for double tagged packets.
  77
  78
  79 Post-VLAN parsing::
  80
  81   +------+------+------+-----+-----------+-----------+
  82   | DMAC | SMAC | TPID | TCI |ETHER_TYPE | L3_HEADER |
  83   +------+------+------+-----+-----------+-----------+
  84                                           ^
  85                                           |
  86                                           +-- flow dissector starts here
  87
  88 .. code:: c
  89
  90   skb->data + flow_keys->nhoff point the to first byte of L3_HEADER
  91   flow_keys->thoff = nhoff
  92   flow_keys->n_proto = ETHER_TYPE
  93
  94 In this case VLAN information has been processed before the flow dissector
  95 and BPF flow dissector is not required to handle it.
  96
  97
  98 The takeaway here is as follows: BPF flow dissector program can be called with
  99 the optional VLAN header and should gracefully handle both cases: when single
 100 or double VLAN is present and when it is not present. The same program
 101 can be called for both cases and would have to be written carefully to
 102 handle both cases.
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 104
 105 Flags
 106 =====
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 108 ``flow_keys->flags`` might contain optional input flags that work as follows:
 109
 110 * ``BPF_FLOW_DISSECTOR_F_PARSE_1ST_FRAG`` - tells BPF flow dissector to
 111   continue parsing first fragment; the default expected behavior is that
 112   flow dissector returns as soon as it finds out that the packet is fragmented;
 113   used by ``eth_get_headlen`` to estimate length of all headers for GRO.
 114 * ``BPF_FLOW_DISSECTOR_F_STOP_AT_FLOW_LABEL`` - tells BPF flow dissector to
 115   stop parsing as soon as it reaches IPv6 flow label; used by
 116   ``___skb_get_hash`` and ``__skb_get_hash_symmetric`` to get flow hash.
 117 * ``BPF_FLOW_DISSECTOR_F_STOP_AT_ENCAP`` - tells BPF flow dissector to stop
 118   parsing as soon as it reaches encapsulated headers; used by routing
 119   infrastructure.
 120
 121
 122 Reference Implementation
 123 ========================
 124
 125 See ``tools/testing/selftests/bpf/progs/bpf_flow.c`` for the reference
 126 implementation and ``tools/testing/selftests/bpf/flow_dissector_load.[hc]``
 127 for the loader. bpftool can be used to load BPF flow dissector program as well.
 128
 129 The reference implementation is organized as follows:
 130   * ``jmp_table`` map that contains sub-programs for each supported L3 protocol
 131   * ``_dissect`` routine - entry point; it does input ``n_proto`` parsing and
 132     does ``bpf_tail_call`` to the appropriate L3 handler
 133
 134 Since BPF at this point doesn't support looping (or any jumping back),
 135 jmp_table is used instead to handle multiple levels of encapsulation (and
 136 IPv6 options).
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 138
 139 Current Limitations
 140 ===================
 141 BPF flow dissector doesn't support exporting all the metadata that in-kernel
 142 C-based implementation can export. Notable example is single VLAN (802.1Q)
 143 and double VLAN (802.1AD) tags. Please refer to the ``struct bpf_flow_keys``
 144 for a set of information that's currently can be exported from the BPF context.
 145
 146 When BPF flow dissector is attached to the root network namespace (machine-wide
 147 policy), users can't override it in their child network namespaces.