bpf: implement numbers iterator
authorAndrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Wed, 8 Mar 2023 18:41:17 +0000 (10:41 -0800)
committerAlexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Thu, 9 Mar 2023 00:19:51 +0000 (16:19 -0800)
commit6018e1f407cccf39b804d1f75ad4de7be4e6cc45
treeb3d7b1c9d651bc851c4504e31017f6c187a6e1f5
parent06accc8779c1d558a5b5a21f2ac82b0c95827ddd
bpf: implement numbers iterator

Implement the first open-coded iterator type over a range of integers.

It's public API consists of:
  - bpf_iter_num_new() constructor, which accepts [start, end) range
    (that is, start is inclusive, end is exclusive).
  - bpf_iter_num_next() which will keep returning read-only pointer to int
    until the range is exhausted, at which point NULL will be returned.
    If bpf_iter_num_next() is kept calling after this, NULL will be
    persistently returned.
  - bpf_iter_num_destroy() destructor, which needs to be called at some
    point to clean up iterator state. BPF verifier enforces that iterator
    destructor is called at some point before BPF program exits.

Note that `start = end = X` is a valid combination to setup an empty
iterator. bpf_iter_num_new() will return 0 (success) for any such
combination.

If bpf_iter_num_new() detects invalid combination of input arguments, it
returns error, resets iterator state to, effectively, empty iterator, so
any subsequent call to bpf_iter_num_next() will keep returning NULL.

BPF verifier has no knowledge that returned integers are in the
[start, end) value range, as both `start` and `end` are not statically
known and enforced: they are runtime values.

While the implementation is pretty trivial, some care needs to be taken
to avoid overflows and underflows. Subsequent selftests will validate
correctness of [start, end) semantics, especially around extremes
(INT_MIN and INT_MAX).

Similarly to bpf_loop(), we enforce that no more than BPF_MAX_LOOPS can
be specified.

bpf_iter_num_{new,next,destroy}() is a logical evolution from bounded
BPF loops and bpf_loop() helper and is the basis for implementing
ergonomic BPF loops with no statically known or verified bounds.
Subsequent patches implement bpf_for() macro, demonstrating how this can
be wrapped into something that works and feels like a normal for() loop
in C language.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308184121.1165081-5-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
include/linux/bpf.h
include/uapi/linux/bpf.h
kernel/bpf/bpf_iter.c
kernel/bpf/helpers.c
tools/include/uapi/linux/bpf.h