include/net/xdp.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /* include/net/xdp.h
   3  *
   4  * Copyright (c) 2017 Jesper Dangaard Brouer, Red Hat Inc.
   5  */
   6 #ifndef __LINUX_NET_XDP_H__
   7 #define __LINUX_NET_XDP_H__
   8
   9 #include <linux/skbuff.h> /* skb_shared_info */
  10
  11 /**
  12  * DOC: XDP RX-queue information
  13  *
  14  * The XDP RX-queue info (xdp_rxq_info) is associated with the driver
  15  * level RX-ring queues.  It is information that is specific to how
  16  * the driver have configured a given RX-ring queue.
  17  *
  18  * Each xdp_buff frame received in the driver carry a (pointer)
  19  * reference to this xdp_rxq_info structure.  This provides the XDP
  20  * data-path read-access to RX-info for both kernel and bpf-side
  21  * (limited subset).
  22  *
  23  * For now, direct access is only safe while running in NAPI/softirq
  24  * context.  Contents is read-mostly and must not be updated during
  25  * driver NAPI/softirq poll.
  26  *
  27  * The driver usage API is a register and unregister API.
  28  *
  29  * The struct is not directly tied to the XDP prog.  A new XDP prog
  30  * can be attached as long as it doesn't change the underlying
  31  * RX-ring.  If the RX-ring does change significantly, the NIC driver
  32  * naturally need to stop the RX-ring before purging and reallocating
  33  * memory.  In that process the driver MUST call unregistor (which
  34  * also apply for driver shutdown and unload).  The register API is
  35  * also mandatory during RX-ring setup.
  36  */
  37
  38 enum xdp_mem_type {
  39         MEM_TYPE_PAGE_SHARED = 0, /* Split-page refcnt based model */
  40         MEM_TYPE_PAGE_ORDER0,     /* Orig XDP full page model */
  41         MEM_TYPE_PAGE_POOL,
  42         MEM_TYPE_XSK_BUFF_POOL,
  43         MEM_TYPE_MAX,
  44 };
  45
  46 /* XDP flags for ndo_xdp_xmit */
  47 #define XDP_XMIT_FLUSH          (1U << 0)       /* doorbell signal consumer */
  48 #define XDP_XMIT_FLAGS_MASK     XDP_XMIT_FLUSH
  49
  50 struct xdp_mem_info {
  51         u32 type; /* enum xdp_mem_type, but known size type */
  52         u32 id;
  53 };
  54
  55 struct page_pool;
  56
  57 struct xdp_rxq_info {
  58         struct net_device *dev;
  59         u32 queue_index;
  60         u32 reg_state;
  61         struct xdp_mem_info mem;
  62         unsigned int napi_id;
  63 } ____cacheline_aligned; /* perf critical, avoid false-sharing */
  64
  65 struct xdp_txq_info {
  66         struct net_device *dev;
  67 };
  68
  69 struct xdp_buff {
  70         void *data;
  71         void *data_end;
  72         void *data_meta;
  73         void *data_hard_start;
  74         struct xdp_rxq_info *rxq;
  75         struct xdp_txq_info *txq;
  76         u32 frame_sz; /* frame size to deduce data_hard_end/reserved tailroom*/
  77 };
  78
  79 static __always_inline void
  80 xdp_init_buff(struct xdp_buff *xdp, u32 frame_sz, struct xdp_rxq_info *rxq)
  81 {
  82         xdp->frame_sz = frame_sz;
  83         xdp->rxq = rxq;
  84 }
  85
  86 static __always_inline void
  87 xdp_prepare_buff(struct xdp_buff *xdp, unsigned char *hard_start,
  88                  int headroom, int data_len, const bool meta_valid)
  89 {
  90         unsigned char *data = hard_start + headroom;
  91
  92         xdp->data_hard_start = hard_start;
  93         xdp->data = data;
  94         xdp->data_end = data + data_len;
  95         xdp->data_meta = meta_valid ? data : data + 1;
  96 }
  97
  98 /* Reserve memory area at end-of data area.
  99  *
 100  * This macro reserves tailroom in the XDP buffer by limiting the
 101  * XDP/BPF data access to data_hard_end.  Notice same area (and size)
 102  * is used for XDP_PASS, when constructing the SKB via build_skb().
 103  */
 104 #define xdp_data_hard_end(xdp)                          \
 105         ((xdp)->data_hard_start + (xdp)->frame_sz -     \
 106          SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct skb_shared_info)))
 107
 108 static inline struct skb_shared_info *
 109 xdp_get_shared_info_from_buff(struct xdp_buff *xdp)
 110 {
 111         return (struct skb_shared_info *)xdp_data_hard_end(xdp);
 112 }
 113
 114 struct xdp_frame {
 115         void *data;
 116         u16 len;
 117         u16 headroom;
 118         u32 metasize:8;
 119         u32 frame_sz:24;
 120         /* Lifetime of xdp_rxq_info is limited to NAPI/enqueue time,
 121          * while mem info is valid on remote CPU.
 122          */
 123         struct xdp_mem_info mem;
 124         struct net_device *dev_rx; /* used by cpumap */
 125 };
 126
 127 #define XDP_BULK_QUEUE_SIZE     16
 128 struct xdp_frame_bulk {
 129         int count;
 130         void *xa;
 131         void *q[XDP_BULK_QUEUE_SIZE];
 132 };
 133
 134 static __always_inline void xdp_frame_bulk_init(struct xdp_frame_bulk *bq)
 135 {
 136         /* bq->count will be zero'ed when bq->xa gets updated */
 137         bq->xa = NULL;
 138 }
 139
 140 static inline struct skb_shared_info *
 141 xdp_get_shared_info_from_frame(struct xdp_frame *frame)
 142 {
 143         void *data_hard_start = frame->data - frame->headroom - sizeof(*frame);
 144
 145         return (struct skb_shared_info *)(data_hard_start + frame->frame_sz -
 146                                 SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct skb_shared_info)));
 147 }
 148
 149 struct xdp_cpumap_stats {
 150         unsigned int redirect;
 151         unsigned int pass;
 152         unsigned int drop;
 153 };
 154
 155 /* Clear kernel pointers in xdp_frame */
 156 static inline void xdp_scrub_frame(struct xdp_frame *frame)
 157 {
 158         frame->data = NULL;
 159         frame->dev_rx = NULL;
 160 }
 161
 162 /* Avoids inlining WARN macro in fast-path */
 163 void xdp_warn(const char *msg, const char *func, const int line);
 164 #define XDP_WARN(msg) xdp_warn(msg, __func__, __LINE__)
 165
 166 struct xdp_frame *xdp_convert_zc_to_xdp_frame(struct xdp_buff *xdp);
 167 struct sk_buff *__xdp_build_skb_from_frame(struct xdp_frame *xdpf,
 168                                            struct sk_buff *skb,
 169                                            struct net_device *dev);
 170 struct sk_buff *xdp_build_skb_from_frame(struct xdp_frame *xdpf,
 171                                          struct net_device *dev);
 172 int xdp_alloc_skb_bulk(void **skbs, int n_skb, gfp_t gfp);
 173
 174 static inline
 175 void xdp_convert_frame_to_buff(struct xdp_frame *frame, struct xdp_buff *xdp)
 176 {
 177         xdp->data_hard_start = frame->data - frame->headroom - sizeof(*frame);
 178         xdp->data = frame->data;
 179         xdp->data_end = frame->data + frame->len;
 180         xdp->data_meta = frame->data - frame->metasize;
 181         xdp->frame_sz = frame->frame_sz;
 182 }
 183
 184 static inline
 185 int xdp_update_frame_from_buff(struct xdp_buff *xdp,
 186                                struct xdp_frame *xdp_frame)
 187 {
 188         int metasize, headroom;
 189
 190         /* Assure headroom is available for storing info */
 191         headroom = xdp->data - xdp->data_hard_start;
 192         metasize = xdp->data - xdp->data_meta;
 193         metasize = metasize > 0 ? metasize : 0;
 194         if (unlikely((headroom - metasize) < sizeof(*xdp_frame)))
 195                 return -ENOSPC;
 196
 197         /* Catch if driver didn't reserve tailroom for skb_shared_info */
 198         if (unlikely(xdp->data_end > xdp_data_hard_end(xdp))) {
 199                 XDP_WARN("Driver BUG: missing reserved tailroom");
 200                 return -ENOSPC;
 201         }
 202
 203         xdp_frame->data = xdp->data;
 204         xdp_frame->len  = xdp->data_end - xdp->data;
 205         xdp_frame->headroom = headroom - sizeof(*xdp_frame);
 206         xdp_frame->metasize = metasize;
 207         xdp_frame->frame_sz = xdp->frame_sz;
 208
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 /* Convert xdp_buff to xdp_frame */
 213 static inline
 214 struct xdp_frame *xdp_convert_buff_to_frame(struct xdp_buff *xdp)
 215 {
 216         struct xdp_frame *xdp_frame;
 217
 218         if (xdp->rxq->mem.type == MEM_TYPE_XSK_BUFF_POOL)
 219                 return xdp_convert_zc_to_xdp_frame(xdp);
 220
 221         /* Store info in top of packet */
 222         xdp_frame = xdp->data_hard_start;
 223         if (unlikely(xdp_update_frame_from_buff(xdp, xdp_frame) < 0))
 224                 return NULL;
 225
 226         /* rxq only valid until napi_schedule ends, convert to xdp_mem_info */
 227         xdp_frame->mem = xdp->rxq->mem;
 228
 229         return xdp_frame;
 230 }
 231
 232 void xdp_return_frame(struct xdp_frame *xdpf);
 233 void xdp_return_frame_rx_napi(struct xdp_frame *xdpf);
 234 void xdp_return_buff(struct xdp_buff *xdp);
 235 void xdp_flush_frame_bulk(struct xdp_frame_bulk *bq);
 236 void xdp_return_frame_bulk(struct xdp_frame *xdpf,
 237                            struct xdp_frame_bulk *bq);
 238
 239 /* When sending xdp_frame into the network stack, then there is no
 240  * return point callback, which is needed to release e.g. DMA-mapping
 241  * resources with page_pool.  Thus, have explicit function to release
 242  * frame resources.
 243  */
 244 void __xdp_release_frame(void *data, struct xdp_mem_info *mem);
 245 static inline void xdp_release_frame(struct xdp_frame *xdpf)
 246 {
 247         struct xdp_mem_info *mem = &xdpf->mem;
 248
 249         /* Curr only page_pool needs this */
 250         if (mem->type == MEM_TYPE_PAGE_POOL)
 251                 __xdp_release_frame(xdpf->data, mem);
 252 }
 253
 254 int xdp_rxq_info_reg(struct xdp_rxq_info *xdp_rxq,
 255                      struct net_device *dev, u32 queue_index, unsigned int napi_id);
 256 void xdp_rxq_info_unreg(struct xdp_rxq_info *xdp_rxq);
 257 void xdp_rxq_info_unused(struct xdp_rxq_info *xdp_rxq);
 258 bool xdp_rxq_info_is_reg(struct xdp_rxq_info *xdp_rxq);
 259 int xdp_rxq_info_reg_mem_model(struct xdp_rxq_info *xdp_rxq,
 260                                enum xdp_mem_type type, void *allocator);
 261 void xdp_rxq_info_unreg_mem_model(struct xdp_rxq_info *xdp_rxq);
 262
 263 /* Drivers not supporting XDP metadata can use this helper, which
 264  * rejects any room expansion for metadata as a result.
 265  */
 266 static __always_inline void
 267 xdp_set_data_meta_invalid(struct xdp_buff *xdp)
 268 {
 269         xdp->data_meta = xdp->data + 1;
 270 }
 271
 272 static __always_inline bool
 273 xdp_data_meta_unsupported(const struct xdp_buff *xdp)
 274 {
 275         return unlikely(xdp->data_meta > xdp->data);
 276 }
 277
 278 struct xdp_attachment_info {
 279         struct bpf_prog *prog;
 280         u32 flags;
 281 };
 282
 283 struct netdev_bpf;
 284 void xdp_attachment_setup(struct xdp_attachment_info *info,
 285                           struct netdev_bpf *bpf);
 286
 287 #define DEV_MAP_BULK_SIZE XDP_BULK_QUEUE_SIZE
 288
 289 #endif /* __LINUX_NET_XDP_H__ */