tools/testing/selftests/bpf/progs/test_l4lb_noinline_dynptr.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 // Copyright (c) 2017 Facebook
   3 #include <stddef.h>
   4 #include <stdbool.h>
   5 #include <string.h>
   6 #include <linux/pkt_cls.h>
   7 #include <linux/bpf.h>
   8 #include <linux/in.h>
   9 #include <linux/if_ether.h>
  10 #include <linux/ip.h>
  11 #include <linux/ipv6.h>
  12 #include <linux/icmp.h>
  13 #include <linux/icmpv6.h>
  14 #include <linux/tcp.h>
  15 #include <linux/udp.h>
  16 #include <bpf/bpf_helpers.h>
  17 #include "test_iptunnel_common.h"
  18 #include <bpf/bpf_endian.h>
  19
  20 #include "bpf_kfuncs.h"
  21
  22 static __always_inline __u32 rol32(__u32 word, unsigned int shift)
  23 {
  24         return (word << shift) | (word >> ((-shift) & 31));
  25 }
  26
  27 /* copy paste of jhash from kernel sources to make sure llvm
  28  * can compile it into valid sequence of bpf instructions
  29  */
  30 #define __jhash_mix(a, b, c)                    \
  31 {                                               \
  32         a -= c;  a ^= rol32(c, 4);  c += b;     \
  33         b -= a;  b ^= rol32(a, 6);  a += c;     \
  34         c -= b;  c ^= rol32(b, 8);  b += a;     \
  35         a -= c;  a ^= rol32(c, 16); c += b;     \
  36         b -= a;  b ^= rol32(a, 19); a += c;     \
  37         c -= b;  c ^= rol32(b, 4);  b += a;     \
  38 }
  39
  40 #define __jhash_final(a, b, c)                  \
  41 {                                               \
  42         c ^= b; c -= rol32(b, 14);              \
  43         a ^= c; a -= rol32(c, 11);              \
  44         b ^= a; b -= rol32(a, 25);              \
  45         c ^= b; c -= rol32(b, 16);              \
  46         a ^= c; a -= rol32(c, 4);               \
  47         b ^= a; b -= rol32(a, 14);              \
  48         c ^= b; c -= rol32(b, 24);              \
  49 }
  50
  51 #define JHASH_INITVAL           0xdeadbeef
  52
  53 typedef unsigned int u32;
  54
  55 static __noinline u32 jhash(const void *key, u32 length, u32 initval)
  56 {
  57         u32 a, b, c;
  58         const unsigned char *k = key;
  59
  60         a = b = c = JHASH_INITVAL + length + initval;
  61
  62         while (length > 12) {
  63                 a += *(u32 *)(k);
  64                 b += *(u32 *)(k + 4);
  65                 c += *(u32 *)(k + 8);
  66                 __jhash_mix(a, b, c);
  67                 length -= 12;
  68                 k += 12;
  69         }
  70         switch (length) {
  71         case 12: c += (u32)k[11]<<24;
  72         case 11: c += (u32)k[10]<<16;
  73         case 10: c += (u32)k[9]<<8;
  74         case 9:  c += k[8];
  75         case 8:  b += (u32)k[7]<<24;
  76         case 7:  b += (u32)k[6]<<16;
  77         case 6:  b += (u32)k[5]<<8;
  78         case 5:  b += k[4];
  79         case 4:  a += (u32)k[3]<<24;
  80         case 3:  a += (u32)k[2]<<16;
  81         case 2:  a += (u32)k[1]<<8;
  82         case 1:  a += k[0];
  83                  __jhash_final(a, b, c);
  84         case 0: /* Nothing left to add */
  85                 break;
  86         }
  87
  88         return c;
  89 }
  90
  91 static __noinline u32 __jhash_nwords(u32 a, u32 b, u32 c, u32 initval)
  92 {
  93         a += initval;
  94         b += initval;
  95         c += initval;
  96         __jhash_final(a, b, c);
  97         return c;
  98 }
  99
 100 static __noinline u32 jhash_2words(u32 a, u32 b, u32 initval)
 101 {
 102         return __jhash_nwords(a, b, 0, initval + JHASH_INITVAL + (2 << 2));
 103 }
 104
 105 #define PCKT_FRAGMENTED 65343
 106 #define IPV4_HDR_LEN_NO_OPT 20
 107 #define IPV4_PLUS_ICMP_HDR 28
 108 #define IPV6_PLUS_ICMP_HDR 48
 109 #define RING_SIZE 2
 110 #define MAX_VIPS 12
 111 #define MAX_REALS 5
 112 #define CTL_MAP_SIZE 16
 113 #define CH_RINGS_SIZE (MAX_VIPS * RING_SIZE)
 114 #define F_IPV6 (1 << 0)
 115 #define F_HASH_NO_SRC_PORT (1 << 0)
 116 #define F_ICMP (1 << 0)
 117 #define F_SYN_SET (1 << 1)
 118
 119 struct packet_description {
 120         union {
 121                 __be32 src;
 122                 __be32 srcv6[4];
 123         };
 124         union {
 125                 __be32 dst;
 126                 __be32 dstv6[4];
 127         };
 128         union {
 129                 __u32 ports;
 130                 __u16 port16[2];
 131         };
 132         __u8 proto;
 133         __u8 flags;
 134 };
 135
 136 struct ctl_value {
 137         union {
 138                 __u64 value;
 139                 __u32 ifindex;
 140                 __u8 mac[6];
 141         };
 142 };
 143
 144 struct vip_meta {
 145         __u32 flags;
 146         __u32 vip_num;
 147 };
 148
 149 struct real_definition {
 150         union {
 151                 __be32 dst;
 152                 __be32 dstv6[4];
 153         };
 154         __u8 flags;
 155 };
 156
 157 struct vip_stats {
 158         __u64 bytes;
 159         __u64 pkts;
 160 };
 161
 162 struct eth_hdr {
 163         unsigned char eth_dest[ETH_ALEN];
 164         unsigned char eth_source[ETH_ALEN];
 165         unsigned short eth_proto;
 166 };
 167
 168 struct {
 169         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_HASH);
 170         __uint(max_entries, MAX_VIPS);
 171         __type(key, struct vip);
 172         __type(value, struct vip_meta);
 173 } vip_map SEC(".maps");
 174
 175 struct {
 176         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
 177         __uint(max_entries, CH_RINGS_SIZE);
 178         __type(key, __u32);
 179         __type(value, __u32);
 180 } ch_rings SEC(".maps");
 181
 182 struct {
 183         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
 184         __uint(max_entries, MAX_REALS);
 185         __type(key, __u32);
 186         __type(value, struct real_definition);
 187 } reals SEC(".maps");
 188
 189 struct {
 190         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY);
 191         __uint(max_entries, MAX_VIPS);
 192         __type(key, __u32);
 193         __type(value, struct vip_stats);
 194 } stats SEC(".maps");
 195
 196 struct {
 197         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
 198         __uint(max_entries, CTL_MAP_SIZE);
 199         __type(key, __u32);
 200         __type(value, struct ctl_value);
 201 } ctl_array SEC(".maps");
 202
 203 static __noinline __u32 get_packet_hash(struct packet_description *pckt, bool ipv6)
 204 {
 205         if (ipv6)
 206                 return jhash_2words(jhash(pckt->srcv6, 16, MAX_VIPS),
 207                                     pckt->ports, CH_RINGS_SIZE);
 208         else
 209                 return jhash_2words(pckt->src, pckt->ports, CH_RINGS_SIZE);
 210 }
 211
 212 static __noinline bool get_packet_dst(struct real_definition **real,
 213                                       struct packet_description *pckt,
 214                                       struct vip_meta *vip_info,
 215                                       bool is_ipv6)
 216 {
 217         __u32 hash = get_packet_hash(pckt, is_ipv6);
 218         __u32 key = RING_SIZE * vip_info->vip_num + hash % RING_SIZE;
 219         __u32 *real_pos;
 220
 221         if (hash != 0x358459b7 /* jhash of ipv4 packet */  &&
 222             hash != 0x2f4bc6bb /* jhash of ipv6 packet */)
 223                 return false;
 224
 225         real_pos = bpf_map_lookup_elem(&ch_rings, &key);
 226         if (!real_pos)
 227                 return false;
 228         key = *real_pos;
 229         *real = bpf_map_lookup_elem(&reals, &key);
 230         if (!(*real))
 231                 return false;
 232         return true;
 233 }
 234
 235 static __noinline int parse_icmpv6(struct bpf_dynptr *skb_ptr, __u64 off,
 236                                    struct packet_description *pckt)
 237 {
 238         __u8 buffer[sizeof(struct ipv6hdr)] = {};
 239         struct icmp6hdr *icmp_hdr;
 240         struct ipv6hdr *ip6h;
 241
 242         icmp_hdr = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer, sizeof(buffer));
 243         if (!icmp_hdr)
 244                 return TC_ACT_SHOT;
 245
 246         if (icmp_hdr->icmp6_type != ICMPV6_PKT_TOOBIG)
 247                 return TC_ACT_OK;
 248         off += sizeof(struct icmp6hdr);
 249         ip6h = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer, sizeof(buffer));
 250         if (!ip6h)
 251                 return TC_ACT_SHOT;
 252         pckt->proto = ip6h->nexthdr;
 253         pckt->flags |= F_ICMP;
 254         memcpy(pckt->srcv6, ip6h->daddr.s6_addr32, 16);
 255         memcpy(pckt->dstv6, ip6h->saddr.s6_addr32, 16);
 256         return TC_ACT_UNSPEC;
 257 }
 258
 259 static __noinline int parse_icmp(struct bpf_dynptr *skb_ptr, __u64 off,
 260                                  struct packet_description *pckt)
 261 {
 262         __u8 buffer_icmp[sizeof(struct iphdr)] = {};
 263         __u8 buffer_ip[sizeof(struct iphdr)] = {};
 264         struct icmphdr *icmp_hdr;
 265         struct iphdr *iph;
 266
 267         icmp_hdr = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer_icmp, sizeof(buffer_icmp));
 268         if (!icmp_hdr)
 269                 return TC_ACT_SHOT;
 270         if (icmp_hdr->type != ICMP_DEST_UNREACH ||
 271             icmp_hdr->code != ICMP_FRAG_NEEDED)
 272                 return TC_ACT_OK;
 273         off += sizeof(struct icmphdr);
 274         iph = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer_ip, sizeof(buffer_ip));
 275         if (!iph || iph->ihl != 5)
 276                 return TC_ACT_SHOT;
 277         pckt->proto = iph->protocol;
 278         pckt->flags |= F_ICMP;
 279         pckt->src = iph->daddr;
 280         pckt->dst = iph->saddr;
 281         return TC_ACT_UNSPEC;
 282 }
 283
 284 static __noinline bool parse_udp(struct bpf_dynptr *skb_ptr, __u64 off,
 285                                  struct packet_description *pckt)
 286 {
 287         __u8 buffer[sizeof(struct udphdr)] = {};
 288         struct udphdr *udp;
 289
 290         udp = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer, sizeof(buffer));
 291         if (!udp)
 292                 return false;
 293
 294         if (!(pckt->flags & F_ICMP)) {
 295                 pckt->port16[0] = udp->source;
 296                 pckt->port16[1] = udp->dest;
 297         } else {
 298                 pckt->port16[0] = udp->dest;
 299                 pckt->port16[1] = udp->source;
 300         }
 301         return true;
 302 }
 303
 304 static __noinline bool parse_tcp(struct bpf_dynptr *skb_ptr, __u64 off,
 305                                  struct packet_description *pckt)
 306 {
 307         __u8 buffer[sizeof(struct tcphdr)] = {};
 308         struct tcphdr *tcp;
 309
 310         tcp = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer, sizeof(buffer));
 311         if (!tcp)
 312                 return false;
 313
 314         if (tcp->syn)
 315                 pckt->flags |= F_SYN_SET;
 316
 317         if (!(pckt->flags & F_ICMP)) {
 318                 pckt->port16[0] = tcp->source;
 319                 pckt->port16[1] = tcp->dest;
 320         } else {
 321                 pckt->port16[0] = tcp->dest;
 322                 pckt->port16[1] = tcp->source;
 323         }
 324         return true;
 325 }
 326
 327 static __noinline int process_packet(struct bpf_dynptr *skb_ptr,
 328                                      struct eth_hdr *eth, __u64 off,
 329                                      bool is_ipv6, struct __sk_buff *skb)
 330 {
 331         struct packet_description pckt = {};
 332         struct bpf_tunnel_key tkey = {};
 333         struct vip_stats *data_stats;
 334         struct real_definition *dst;
 335         struct vip_meta *vip_info;
 336         struct ctl_value *cval;
 337         __u32 v4_intf_pos = 1;
 338         __u32 v6_intf_pos = 2;
 339         struct ipv6hdr *ip6h;
 340         struct vip vip = {};
 341         struct iphdr *iph;
 342         int tun_flag = 0;
 343         __u16 pkt_bytes;
 344         __u64 iph_len;
 345         __u32 ifindex;
 346         __u8 protocol;
 347         __u32 vip_num;
 348         int action;
 349
 350         tkey.tunnel_ttl = 64;
 351         if (is_ipv6) {
 352                 __u8 buffer[sizeof(struct ipv6hdr)] = {};
 353
 354                 ip6h = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer, sizeof(buffer));
 355                 if (!ip6h)
 356                         return TC_ACT_SHOT;
 357
 358                 iph_len = sizeof(struct ipv6hdr);
 359                 protocol = ip6h->nexthdr;
 360                 pckt.proto = protocol;
 361                 pkt_bytes = bpf_ntohs(ip6h->payload_len);
 362                 off += iph_len;
 363                 if (protocol == IPPROTO_FRAGMENT) {
 364                         return TC_ACT_SHOT;
 365                 } else if (protocol == IPPROTO_ICMPV6) {
 366                         action = parse_icmpv6(skb_ptr, off, &pckt);
 367                         if (action >= 0)
 368                                 return action;
 369                         off += IPV6_PLUS_ICMP_HDR;
 370                 } else {
 371                         memcpy(pckt.srcv6, ip6h->saddr.s6_addr32, 16);
 372                         memcpy(pckt.dstv6, ip6h->daddr.s6_addr32, 16);
 373                 }
 374         } else {
 375                 __u8 buffer[sizeof(struct iphdr)] = {};
 376
 377                 iph = bpf_dynptr_slice(skb_ptr, off, buffer, sizeof(buffer));
 378                 if (!iph || iph->ihl != 5)
 379                         return TC_ACT_SHOT;
 380
 381                 protocol = iph->protocol;
 382                 pckt.proto = protocol;
 383                 pkt_bytes = bpf_ntohs(iph->tot_len);
 384                 off += IPV4_HDR_LEN_NO_OPT;
 385
 386                 if (iph->frag_off & PCKT_FRAGMENTED)
 387                         return TC_ACT_SHOT;
 388                 if (protocol == IPPROTO_ICMP) {
 389                         action = parse_icmp(skb_ptr, off, &pckt);
 390                         if (action >= 0)
 391                                 return action;
 392                         off += IPV4_PLUS_ICMP_HDR;
 393                 } else {
 394                         pckt.src = iph->saddr;
 395                         pckt.dst = iph->daddr;
 396                 }
 397         }
 398         protocol = pckt.proto;
 399
 400         if (protocol == IPPROTO_TCP) {
 401                 if (!parse_tcp(skb_ptr, off, &pckt))
 402                         return TC_ACT_SHOT;
 403         } else if (protocol == IPPROTO_UDP) {
 404                 if (!parse_udp(skb_ptr, off, &pckt))
 405                         return TC_ACT_SHOT;
 406         } else {
 407                 return TC_ACT_SHOT;
 408         }
 409
 410         if (is_ipv6)
 411                 memcpy(vip.daddr.v6, pckt.dstv6, 16);
 412         else
 413                 vip.daddr.v4 = pckt.dst;
 414
 415         vip.dport = pckt.port16[1];
 416         vip.protocol = pckt.proto;
 417         vip_info = bpf_map_lookup_elem(&vip_map, &vip);
 418         if (!vip_info) {
 419                 vip.dport = 0;
 420                 vip_info = bpf_map_lookup_elem(&vip_map, &vip);
 421                 if (!vip_info)
 422                         return TC_ACT_SHOT;
 423                 pckt.port16[1] = 0;
 424         }
 425
 426         if (vip_info->flags & F_HASH_NO_SRC_PORT)
 427                 pckt.port16[0] = 0;
 428
 429         if (!get_packet_dst(&dst, &pckt, vip_info, is_ipv6))
 430                 return TC_ACT_SHOT;
 431
 432         if (dst->flags & F_IPV6) {
 433                 cval = bpf_map_lookup_elem(&ctl_array, &v6_intf_pos);
 434                 if (!cval)
 435                         return TC_ACT_SHOT;
 436                 ifindex = cval->ifindex;
 437                 memcpy(tkey.remote_ipv6, dst->dstv6, 16);
 438                 tun_flag = BPF_F_TUNINFO_IPV6;
 439         } else {
 440                 cval = bpf_map_lookup_elem(&ctl_array, &v4_intf_pos);
 441                 if (!cval)
 442                         return TC_ACT_SHOT;
 443                 ifindex = cval->ifindex;
 444                 tkey.remote_ipv4 = dst->dst;
 445         }
 446         vip_num = vip_info->vip_num;
 447         data_stats = bpf_map_lookup_elem(&stats, &vip_num);
 448         if (!data_stats)
 449                 return TC_ACT_SHOT;
 450         data_stats->pkts++;
 451         data_stats->bytes += pkt_bytes;
 452         bpf_skb_set_tunnel_key(skb, &tkey, sizeof(tkey), tun_flag);
 453         *(u32 *)eth->eth_dest = tkey.remote_ipv4;
 454         return bpf_redirect(ifindex, 0);
 455 }
 456
 457 SEC("tc")
 458 int balancer_ingress(struct __sk_buff *ctx)
 459 {
 460         __u8 buffer[sizeof(struct eth_hdr)] = {};
 461         struct bpf_dynptr ptr;
 462         struct eth_hdr *eth;
 463         __u32 eth_proto;
 464         __u32 nh_off;
 465         int err;
 466
 467         nh_off = sizeof(struct eth_hdr);
 468
 469         bpf_dynptr_from_skb(ctx, 0, &ptr);
 470         eth = bpf_dynptr_slice_rdwr(&ptr, 0, buffer, sizeof(buffer));
 471         if (!eth)
 472                 return TC_ACT_SHOT;
 473         eth_proto = eth->eth_proto;
 474         if (eth_proto == bpf_htons(ETH_P_IP))
 475                 err = process_packet(&ptr, eth, nh_off, false, ctx);
 476         else if (eth_proto == bpf_htons(ETH_P_IPV6))
 477                 err = process_packet(&ptr, eth, nh_off, true, ctx);
 478         else
 479                 return TC_ACT_SHOT;
 480
 481         if (eth == buffer)
 482                 bpf_dynptr_write(&ptr, 0, buffer, sizeof(buffer), 0);
 483
 484         return err;
 485 }
 486
 487 char _license[] SEC("license") = "GPL";