selftests/bpf: Tests execution support for test_loader.c

Extends test_loader.c:test_loader__run_subtests() by allowing to
execute BPF_PROG_TEST_RUN bpf command for selected programs.
This is similar to functionality provided by test_verifier.

Adds the following new attributes controlling test_loader behavior:

  __retval(...)
  __retval_unpriv(...)

* If any of these attributes is present, the annotated program would
  be executed using libbpf's bpf_prog_test_run_opts() function.
* If __retval is present, the test run would be done for program
  loaded in privileged mode.
* If __retval_unpriv is present, the test run would be done for
  program loaded in unprivileged mode.
* To mimic test_verifier behavior, the actual run is initiated in
  privileged mode.
* The value returned by a test run is compared against retval
  parameter.

The retval attribute takes one of the following parameters:
- a decimal number
- a hexadecimal number (must start from '0x')
- any of a three special literals (provided for compatibility with
  test_verifier):
  - INT_MIN
  - POINTER_VALUE
  - TEST_DATA_LEN

An example of the attribute usage:

  SEC("socket")
  __description("return 42")
  __success __success_unpriv __retval(42)
  __naked void the_42_test(void)
  {
          asm volatile ("                                 \
          r0 = 42;                                        \
          exit;                                           \
  "       ::: __clobber_all);
  }

Signed-off-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230325025524.144043-5-eddyz87@gmail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Unprivileged tests for test_loader.c

Extends test_loader.c:test_loader__run_subtests() by allowing to
execute tests in unprivileged mode, similar to test_verifier.c.

Adds the following new attributes controlling test_loader behavior:

  __msg_unpriv
  __success_unpriv
  __failure_unpriv

* If any of these attributes is present the test would be loaded in
  unprivileged mode.
* If only "privileged" attributes are present the test would be loaded
  only in privileged mode.
* If both "privileged" and "unprivileged" attributes are present the
  test would be loaded in both modes.
* If test has to be executed in both modes, __msg(text) is specified
  and __msg_unpriv is not specified the behavior is the same as if
  __msg_unpriv(text) is specified.
* For test filtering purposes the name of the program loaded in
  unprivileged mode is derived from the usual program name by adding
  `@unpriv' suffix.

Also adds attribute '__description'. This attribute specifies text to
be used instead of a program name for display and filtering purposes.

Signed-off-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230325025524.144043-4-eddyz87@gmail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: __imm_insn & __imm_const macro for bpf_misc.h

Add two convenience macro for BPF test cases,
allowing the following usage:

  #include <linux/filter.h>

  ...
  asm volatile (
  ...
  ".8byte %[raw_insn];"
  ...
  "r1 += %[st_foo_offset];"
  ...
  :
  : __imm_insn(raw_insn, BPF_RAW_INSN(...)),
    __imm_const(st_foo_offset, offsetof(struct st, foo))
  : __clobber_all);

Signed-off-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230325025524.144043-3-eddyz87@gmail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Report program name on parse_test_spec error

Change test_loader.c:run_subtest() behavior to show BPF program name
when test spec for that program can't be parsed.

Signed-off-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230325025524.144043-2-eddyz87@gmail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'Don't invoke KPTR_REF destructor on NULL xchg'

David Vernet says:

====================

When a map value is being freed, we loop over all of the fields of the
corresponding BPF object and issue the appropriate cleanup calls
corresponding to the field's type. If the field is a referenced kptr, we
atomically xchg the value out of the map, and invoke the kptr's
destructor on whatever was there before.

Currently, we always invoke the destructor (or bpf_obj_drop() for a
local kptr) on any kptr, including if no value was xchg'd out of the
map. This means that any function serving as the kptr's KF_RELEASE
destructor must always treat the argument as possibly NULL, and we
invoke unnecessary (and seemingly unsafe) cleanup logic for the local
kptr path as well.

This is an odd requirement -- KF_RELEASE kfuncs that are invoked by BPF
programs do not have this restriction, and the verifier will fail to
load the program if the register containing the to-be-released type has
any untrusted modifiers (e.g. PTR_UNTRUSTED or PTR_MAYBE_NULL). So as to
simplify the expectations required for a KF_RELEASE kfunc, this patch
set updates the KPTR_REF destructor logic to only be invoked when a
non-NULL value is xchg'd out of the map.

Additionally, the patch removes now-unnecessary KF_RELEASE calls from
several kfuncs, and finally, updates the verifier to have KF_RELEASE
automatically imply KF_TRUSTED_ARGS. This restriction was already
implicitly happening because of the aforementioned logic in the verifier
to reject any regs with untrusted modifiers, and to enforce that
KF_RELEASE args are passed with a 0 offset. This change just updates the
behavior to match that of other trusted args. This patch is left to the
end of the series in case it happens to be controversial, as it arguably
is slightly orthogonal to the purpose of the rest of the series.
====================

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

bpf: Treat KF_RELEASE kfuncs as KF_TRUSTED_ARGS

KF_RELEASE kfuncs are not currently treated as having KF_TRUSTED_ARGS,
even though they have a superset of the requirements of KF_TRUSTED_ARGS.
Like KF_TRUSTED_ARGS, KF_RELEASE kfuncs require a 0-offset argument, and
don't allow NULL-able arguments. Unlike KF_TRUSTED_ARGS which require
_either_ an argument with ref_obj_id > 0, _or_ (ref->type &
BPF_REG_TRUSTED_MODIFIERS) (and no unsafe modifiers allowed), KF_RELEASE
only allows for ref_obj_id > 0.  Because KF_RELEASE today doesn't
automatically imply KF_TRUSTED_ARGS, some of these requirements are
enforced in different ways that can make the behavior of the verifier
feel unpredictable. For example, a KF_RELEASE kfunc with a NULL-able
argument will currently fail in the verifier with a message like, "arg#0
is ptr_or_null_ expected ptr_ or socket" rather than "Possibly NULL
pointer passed to trusted arg0". Our intention is the same, but the
semantics are different due to implemenetation details that kfunc authors
and BPF program writers should not need to care about.

Let's make the behavior of the verifier more consistent and intuitive by
having KF_RELEASE kfuncs imply the presence of KF_TRUSTED_ARGS. Our
eventual goal is to have all kfuncs assume KF_TRUSTED_ARGS by default
anyways, so this takes us a step in that direction.

Note that it does not make sense to assume KF_TRUSTED_ARGS for all
KF_ACQUIRE kfuncs. KF_ACQUIRE kfuncs can have looser semantics than
KF_RELEASE, with e.g. KF_RCU | KF_RET_NULL. We may want to have
KF_ACQUIRE imply KF_TRUSTED_ARGS _unless_ KF_RCU is specified, but that
can be left to another patch set, and there are no such subtleties to
address for KF_RELEASE.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230325213144.486885-4-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remove now-unnecessary NULL checks for KF_RELEASE kfuncs

Now that we're not invoking kfunc destructors when the kptr in a map was
NULL, we no longer require NULL checks in many of our KF_RELEASE kfuncs.
This patch removes those NULL checks.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230325213144.486885-3-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Only invoke kptr dtor following non-NULL xchg

When a map value is being freed, we loop over all of the fields of the
corresponding BPF object and issue the appropriate cleanup calls
corresponding to the field's type. If the field is a referenced kptr, we
atomically xchg the value out of the map, and invoke the kptr's
destructor on whatever was there before (or bpf_obj_drop() it if it was
a local kptr).

Currently, we always invoke the destructor (either bpf_obj_drop() or the
kptr's registered destructor) on any KPTR_REF-type field in a map, even
if there wasn't a value in the map. This means that any function serving
as the kptr's KF_RELEASE destructor must always treat the argument as
possibly NULL, as the following can and regularly does happen:

void *xchgd_field;

/* No value was in the map, so xchgd_field is NULL */
xchgd_field = (void *)xchg(unsigned long *field_ptr, 0);
field->kptr.dtor(xchgd_field);

These are odd semantics to impose on KF_RELEASE kfuncs -- BPF programs
are prohibited by the verifier from passing NULL pointers to KF_RELEASE
kfuncs, so it doesn't make sense to require this of BPF programs, but
not the main kernel destructor path. It's also unnecessary to invoke any
cleanup logic for local kptrs. If there is no object there, there's
nothing to drop.

So as to allow KF_RELEASE kfuncs to fully assume that an argument is
non-NULL, this patch updates a KPTR_REF's destructor to only be invoked
when a non-NULL value is xchg'd out of the kptr map field.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230325213144.486885-2-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Check IS_ERR for the bpf_map_get() return value

This patch fixes a mistake in checking NULL instead of
checking IS_ERR for the bpf_map_get() return value.

It also fixes the return value in link_update_map() from -EINVAL
to PTR_ERR(*_map).

Reported-by: syzbot+71ccc0fe37abb458406b@syzkaller.appspotmail.com
Fixes: 68b04864ca42 ("bpf: Create links for BPF struct_ops maps.")
Fixes: aef56f2e918b ("bpf: Update the struct_ops of a bpf_link.")
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Acked-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230324184241.1387437-1-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'Transit between BPF TCP congestion controls.'

Kui-Feng Lee says:

====================

Major changes:

 - Create bpf_links in the kernel for BPF struct_ops to register and
   unregister it.

 - Enables switching between implementations of bpf-tcp-cc under a
   name instantly by replacing the backing struct_ops map of a
   bpf_link.

Previously, BPF struct_ops didn't go off, as even when the user
program creating it was terminated, none of these ever were pinned.
For instance, the TCP congestion control subsystem indirectly
maintains a reference count on the struct_ops of any registered BPF
implemented algorithm. Thus, the algorithm won't be deactivated until
someone deliberately unregisters it.  For compatibility with other BPF
programs, bpf_links have been created to work in coordination with
struct_ops maps. This ensures that the registration and unregistration
of these respective maps is carried out at the start and end of the
bpf_link.

We also faced complications when attempting to replace an existing TCP
congestion control algorithm with a new implementation on the fly. A
struct_ops map was used to register a TCP congestion control algorithm
with a unique name.  We had to either register the alternative
implementation with a new name and move over or unregister the current
one before being able to reregistration with the same name.  To fix
this problem, we can an option to migrate the registration of the
algorithm from struct_ops maps to bpf_links. By modifying the backing
map of a bpf_link, it suddenly becomes possible to replace an existing
TCP congestion control algorithm with ease.
---

The major differences from v11:

 - Fix incorrectly setting both old_prog_fd and old_map_fd.

The major differences from v10:

 - Add old_map_fd as an additional field instead of an union in
   bpf_link_update_opts.

The major differences from v9:

 - Add test case for BPF_F_LINK.  Includes adding old_map_fd to struct
   bpf_link_update_opts in patch 6.

 - Return -EPERM instead of -EINVAL when the old map fd doesn't match
   with BPF_F_LINK.

 - Fix -EBUSY case in bpf_map__attach_struct_ops().

The major differences form v8:

 - Check bpf_struct_ops::{validate,update} in
   bpf_struct_ops_map_alloc()

The major differences from v7:

 - Use synchronize_rcu_mult(call_rcu, call_rcu_tasks) to replace
   synchronize_rcu() and synchronize_rcu_tasks().

 - Call synchronize_rcu() in tcp_update_congestion_control().

 - Handle -EBUSY in bpf_map__attach_struct_ops() to allow a struct_ops
   can be used to create links more than once.  Include a test case.

 - Add old_map_fd to bpf_attr and handle BPF_F_REPLACE in
   bpf_struct_ops_map_link_update().

 - Remove changes in bpf_dummy_struct_ops.c and add a check of .update
   function pointer of bpf_struct_ops.

The major differences from v6:

 - Reword commit logs of the patch 1, 2, and 8.

 - Call synchronize_rcu_tasks() as well in bpf_struct_ops_map_free().

 - Refactor bpf_struct_ops_map_free() so that
   bpf_struct_ops_map_alloc() can free a struct_ops without waiting
   for a RCU grace period.

The major differences from v5:

 - Add a new step to bpf_object__load() to prepare vdata.

 - Accept BPF_F_REPLACE.

 - Check section IDs in find_struct_ops_map_by_offset()

 - Add a test case to check mixing w/ and w/o link struct_ops.

 - Add a test case of using struct_ops w/o link to update a link.

 - Improve bpf_link__detach_struct_ops() to handle the w/ link case.

The major differences from v4:

 - Rebase.

 - Reorder patches and merge part 4 to part 2 of the v4.

The major differences from v3:

 - Remove bpf_struct_ops_map_free_rcu(), and use synchronize_rcu().

 - Improve the commit log of the part 1.

 - Before transitioning to the READY state, we conduct a value check
   to ensure that struct_ops can be successfully utilized and links
   created later.

The major differences from v2:

 - Simplify states

   - Remove TOBEUNREG.

   - Rename UNREG to READY.

 - Stop using the refcnt of the kvalue of a struct_ops. Explicitly
   increase and decrease the refcount of struct_ops.

 - Prepare kernel vdata during the load phase of libbpf.

The major differences from v1:

 - Added bpf_struct_ops_link to replace the previous union-based
   approach.

 - Added UNREG and TOBEUNREG to the state of bpf_struct_ops_map.

   - bpf_struct_ops_transit_state() maintains state transitions.

 - Fixed synchronization issue.

 - Prepare kernel vdata of struct_ops during the loading phase of
   bpf_object.

 - Merged previous patch 3 to patch 1.

v11: https://lore.kernel.org/all/20230323010409.2265383-1-kuifeng@meta.com/
v10: https://lore.kernel.org/all/20230321232813.3376064-1-kuifeng@meta.com/
v9: https://lore.kernel.org/all/20230320195644.1953096-1-kuifeng@meta.com/
v8: https://lore.kernel.org/all/20230318053144.1180301-1-kuifeng@meta.com/
v7: https://lore.kernel.org/all/20230316023641.2092778-1-kuifeng@meta.com/
v6: https://lore.kernel.org/all/20230310043812.3087672-1-kuifeng@meta.com/
v5: https://lore.kernel.org/all/20230308005050.255859-1-kuifeng@meta.com/
v4: https://lore.kernel.org/all/20230307232913.576893-1-andrii@kernel.org/
v3: https://lore.kernel.org/all/20230303012122.852654-1-kuifeng@meta.com/
v2: https://lore.kernel.org/bpf/20230223011238.12313-1-kuifeng@meta.com/
v1: https://lore.kernel.org/bpf/20230214221718.503964-1-kuifeng@meta.com/
====================

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

selftests/bpf: Test switching TCP Congestion Control algorithms.

Create a pair of sockets that utilize the congestion control algorithm
under a particular name. Then switch up this congestion control
algorithm to another implementation and check whether newly created
connections using the same cc name now run the new implementation.

Also, try to update a link with a struct_ops that is without
BPF_F_LINK or with a wrong or different name.  These cases should fail
due to the violation of assumptions.  To update a bpf_link of a
struct_ops, it must be replaced with another struct_ops that is
identical in type and name and has the BPF_F_LINK flag.

The other test case is to create links from the same struct_ops more
than once.  It makes sure a struct_ops can be used repeatly.

Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-9-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

libbpf: Use .struct_ops.link section to indicate a struct_ops with a link.

Flags a struct_ops is to back a bpf_link by putting it to the
".struct_ops.link" section.  Once it is flagged, the created
struct_ops can be used to create a bpf_link or update a bpf_link that
has been backed by another struct_ops.

Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-8-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

libbpf: Update a bpf_link with another struct_ops.

Introduce bpf_link__update_map(), which allows to atomically update
underlying struct_ops implementation for given struct_ops BPF link.

Also add old_map_fd to struct bpf_link_update_opts to handle
BPF_F_REPLACE feature.

Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-7-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: Update the struct_ops of a bpf_link.

By improving the BPF_LINK_UPDATE command of bpf(), it should allow you
to conveniently switch between different struct_ops on a single
bpf_link. This would enable smoother transitions from one struct_ops
to another.

The struct_ops maps passing along with BPF_LINK_UPDATE should have the
BPF_F_LINK flag.

Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-6-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

libbpf: Create a bpf_link in bpf_map__attach_struct_ops().

bpf_map__attach_struct_ops() was creating a dummy bpf_link as a
placeholder, but now it is constructing an authentic one by calling
bpf_link_create() if the map has the BPF_F_LINK flag.

You can flag a struct_ops map with BPF_F_LINK by calling
bpf_map__set_map_flags().

Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-5-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: Create links for BPF struct_ops maps.

Make bpf_link support struct_ops.  Previously, struct_ops were always
used alone without any associated links. Upon updating its value, a
struct_ops would be activated automatically. Yet other BPF program
types required to make a bpf_link with their instances before they
could become active. Now, however, you can create an inactive
struct_ops, and create a link to activate it later.

With bpf_links, struct_ops has a behavior similar to other BPF program
types. You can pin/unpin them from their links and the struct_ops will
be deactivated when its link is removed while previously need someone
to delete the value for it to be deactivated.

bpf_links are responsible for registering their associated
struct_ops. You can only use a struct_ops that has the BPF_F_LINK flag
set to create a bpf_link, while a structs without this flag behaves in
the same manner as before and is registered upon updating its value.

The BPF_LINK_TYPE_STRUCT_OPS serves a dual purpose. Not only is it
used to craft the links for BPF struct_ops programs, but also to
create links for BPF struct_ops them-self.  Since the links of BPF
struct_ops programs are only used to create trampolines internally,
they are never seen in other contexts. Thus, they can be reused for
struct_ops themself.

To maintain a reference to the map supporting this link, we add
bpf_struct_ops_link as an additional type. The pointer of the map is
RCU and won't be necessary until later in the patchset.

Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-4-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

net: Update an existing TCP congestion control algorithm.

This feature lets you immediately transition to another congestion
control algorithm or implementation with the same name.  Once a name
is updated, new connections will apply this new algorithm.

The purpose is to update a customized algorithm implemented in BPF
struct_ops with a new version on the flight.  The following is an
example of using the userspace API implemented in later BPF patches.

   link = bpf_map__attach_struct_ops(skel->maps.ca_update_1);
   .......
   err = bpf_link__update_map(link, skel->maps.ca_update_2);

We first load and register an algorithm implemented in BPF struct_ops,
then swap it out with a new one using the same name. After that, newly
created connections will apply the updated algorithm, while older ones
retain the previous version already applied.

This patch also takes this chance to refactor the ca validation into
the new tcp_validate_congestion_control() function.

Cc: netdev@vger.kernel.org, Eric Dumazet <edumazet@google.com>
Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-3-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: Retire the struct_ops map kvalue->refcnt.

We have replaced kvalue-refcnt with synchronize_rcu() to wait for an
RCU grace period.

Maintenance of kvalue->refcnt was a complicated task, as we had to
simultaneously keep track of two reference counts: one for the
reference count of bpf_map. When the kvalue->refcnt reaches zero, we
also have to reduce the reference count on bpf_map - yet these steps
are not performed in an atomic manner and require us to be vigilant
when managing them. By eliminating kvalue->refcnt, we can make our
maintenance more straightforward as the refcount of bpf_map is now
solely managed!

To prevent the trampoline image of a struct_ops from being released
while it is still in use, we wait for an RCU grace period. The
setsockopt(TCP_CONGESTION, "...") command allows you to change your
socket's congestion control algorithm and can result in releasing the
old struct_ops implementation. It is fine. However, this function is
exposed through bpf_setsockopt(), it may be accessed by BPF programs
as well. To ensure that the trampoline image belonging to struct_op
can be safely called while its method is in use, the trampoline
safeguarde the BPF program with rcu_read_lock(). Doing so prevents any
destruction of the associated images before returning from a
trampoline and requires us to wait for an RCU grace period.

Signed-off-by: Kui-Feng Lee <kuifeng@meta.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230323032405.3735486-2-kuifeng@meta.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: remember meta->iter info only for initialized iters

For iter_new() functions iterator state's slot might not be yet
initialized, in which case iter_get_spi() will return -ERANGE. This is
expected and is handled properly. But for iter_next() and iter_destroy()
cases iter slot is supposed to be initialized and correct, so -ERANGE is
not possible.

Move meta->iter.{spi,frameno} initialization into iter_next/iter_destroy
handling branch to make it more explicit that valid information will be
remembered in meta->iter block for subsequent use in process_iter_next_call(),
avoiding confusingly looking -ERANGE assignment for meta->iter.spi.

Reported-by: Dan Carpenter <error27@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230322232502.836171-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

selftests/bpf: Check when bounds are not in the 32-bit range

Add cases to check if bound is updated correctly when 64-bit value is
not in the 32-bit range.

Signed-off-by: Xu Kuohai <xukuohai@huawei.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230322213056.2470-2-daniel@iogearbox.net

bpf: Fix __reg_bound_offset 64->32 var_off subreg propagation

Xu reports that after commit 3f50f132d840 ("bpf: Verifier, do explicit ALU32
bounds tracking"), the following BPF program is rejected by the verifier:

   0: (61) r2 = *(u32 *)(r1 +0)          ; R2_w=pkt(off=0,r=0,imm=0)
   1: (61) r3 = *(u32 *)(r1 +4)          ; R3_w=pkt_end(off=0,imm=0)
   2: (bf) r1 = r2
   3: (07) r1 += 1
   4: (2d) if r1 > r3 goto pc+8
   5: (71) r1 = *(u8 *)(r2 +0)           ; R1_w=scalar(umax=255,var_off=(0x0; 0xff))
   6: (18) r0 = 0x7fffffffffffff10
   8: (0f) r1 += r0                      ; R1_w=scalar(umin=0x7fffffffffffff10,umax=0x800000000000000f)
   9: (18) r0 = 0x8000000000000000
  11: (07) r0 += 1
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  13: (b7) r0 = 0
  14: (95) exit

And the verifier log says:

  func#0 @0
  0: R1=ctx(off=0,imm=0) R10=fp0
  0: (61) r2 = *(u32 *)(r1 +0)          ; R1=ctx(off=0,imm=0) R2_w=pkt(off=0,r=0,imm=0)
  1: (61) r3 = *(u32 *)(r1 +4)          ; R1=ctx(off=0,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0)
  2: (bf) r1 = r2                       ; R1_w=pkt(off=0,r=0,imm=0) R2_w=pkt(off=0,r=0,imm=0)
  3: (07) r1 += 1                       ; R1_w=pkt(off=1,r=0,imm=0)
  4: (2d) if r1 > r3 goto pc+8          ; R1_w=pkt(off=1,r=1,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0)
  5: (71) r1 = *(u8 *)(r2 +0)           ; R1_w=scalar(umax=255,var_off=(0x0; 0xff)) R2_w=pkt(off=0,r=1,imm=0)
  6: (18) r0 = 0x7fffffffffffff10       ; R0_w=9223372036854775568
  8: (0f) r1 += r0                      ; R0_w=9223372036854775568 R1_w=scalar(umin=9223372036854775568,umax=9223372036854775823,s32_min=-240,s32_max=15)
  9: (18) r0 = 0x8000000000000000       ; R0_w=-9223372036854775808
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775807
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775807 R1_w=scalar(umin=9223372036854775568,umax=9223372036854775809)
  13: (b7) r0 = 0                       ; R0_w=0
  14: (95) exit

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775807 R1_w=scalar(umin=9223372036854775810,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff)) R2_w=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775806
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775806 R1_w=scalar(umin=9223372036854775810,umax=9223372036854775810,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff))
  13: safe

  [...]

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775795 R1=scalar(umin=9223372036854775822,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff)) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775794
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775794 R1=scalar(umin=9223372036854775822,umax=9223372036854775822,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff))
  13: safe

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775794 R1=scalar(umin=9223372036854775823,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff)) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775793
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775793 R1=scalar(umin=9223372036854775823,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff))
  13: safe

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775793 R1=scalar(umin=9223372036854775824,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff)) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775792
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775792 R1=scalar(umin=9223372036854775824,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff))
  13: safe

  [...]

The 64bit umin=9223372036854775810 bound continuously bumps by +1 while
umax=9223372036854775823 stays as-is until the verifier complexity limit
is reached and the program gets finally rejected. During this simulation,
the umin also eventually surpasses umax. Looking at the first 'from 12
to 11' output line from the loop, R1 has the following state:

  R1_w=scalar(umin=0x8000000000000002 (9223372036854775810),
              umax=0x800000000000000f (9223372036854775823),
          var_off=(0x8000000000000000;
                           0xffffffff))

The var_off has technically not an inconsistent state but it's very
imprecise and far off surpassing 64bit umax bounds whereas the expected
output with refined known bits in var_off should have been like:

  R1_w=scalar(umin=0x8000000000000002 (9223372036854775810),
              umax=0x800000000000000f (9223372036854775823),
          var_off=(0x8000000000000000;
                                  0xf))

In the above log, var_off stays as var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff)
and does not converge into a narrower mask where more bits become known,
eventually transforming R1 into a constant upon umin=9223372036854775823,
umax=9223372036854775823 case where the verifier would have terminated and
let the program pass.

The __reg_combine_64_into_32() marks the subregister unknown and propagates
64bit {s,u}min/{s,u}max bounds to their 32bit equivalents iff they are within
the 32bit universe. The question came up whether __reg_combine_64_into_32()
should special case the situation that when 64bit {s,u}min bounds have
the same value as 64bit {s,u}max bounds to then assign the latter as
well to the 32bit reg->{s,u}32_{min,max}_value. As can be seen from the
above example however, that is just /one/ special case and not a /generic/
solution given above example would still not be addressed this way and
remain at an imprecise var_off=(0x8000000000000000; 0xffffffff).

The improvement is needed in __reg_bound_offset() to refine var32_off with
the updated var64_off instead of the prior reg->var_off. The reg_bounds_sync()
code first refines information about the register's min/max bounds via
__update_reg_bounds() from the current var_off, then in __reg_deduce_bounds()
from sign bit and with the potentially learned bits from bounds it'll
update the var_off tnum in __reg_bound_offset(). For example, intersecting
with the old var_off might have improved bounds slightly, e.g. if umax
was 0x7f...f and var_off was (0; 0xf...fc), then new var_off will then
result in (0; 0x7f...fc). The intersected var64_off holds then the
universe which is a superset of var32_off. The point for the latter is
not to broaden, but to further refine known bits based on the intersection
of var_off with 32 bit bounds, so that we later construct the final var_off
from upper and lower 32 bits. The final __update_reg_bounds() can then
potentially still slightly refine bounds if more bits became known from the
new var_off.

After the improvement, we can see R1 converging successively:

  func#0 @0
  0: R1=ctx(off=0,imm=0) R10=fp0
  0: (61) r2 = *(u32 *)(r1 +0)          ; R1=ctx(off=0,imm=0) R2_w=pkt(off=0,r=0,imm=0)
  1: (61) r3 = *(u32 *)(r1 +4)          ; R1=ctx(off=0,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0)
  2: (bf) r1 = r2                       ; R1_w=pkt(off=0,r=0,imm=0) R2_w=pkt(off=0,r=0,imm=0)
  3: (07) r1 += 1                       ; R1_w=pkt(off=1,r=0,imm=0)
  4: (2d) if r1 > r3 goto pc+8          ; R1_w=pkt(off=1,r=1,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0)
  5: (71) r1 = *(u8 *)(r2 +0)           ; R1_w=scalar(umax=255,var_off=(0x0; 0xff)) R2_w=pkt(off=0,r=1,imm=0)
  6: (18) r0 = 0x7fffffffffffff10       ; R0_w=9223372036854775568
  8: (0f) r1 += r0                      ; R0_w=9223372036854775568 R1_w=scalar(umin=9223372036854775568,umax=9223372036854775823,s32_min=-240,s32_max=15)
  9: (18) r0 = 0x8000000000000000       ; R0_w=-9223372036854775808
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775807
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775807 R1_w=scalar(umin=9223372036854775568,umax=9223372036854775809)
  13: (b7) r0 = 0                       ; R0_w=0
  14: (95) exit

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775807 R1_w=scalar(umin=9223372036854775810,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xf),s32_min=0,s32_max=15,u32_max=15) R2_w=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775806
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775806 R1_w=-9223372036854775806
  13: safe

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775806 R1_w=scalar(umin=9223372036854775811,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xf),s32_min=0,s32_max=15,u32_max=15) R2_w=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775805
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775805 R1_w=-9223372036854775805
  13: safe

  [...]

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775798 R1=scalar(umin=9223372036854775819,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000008; 0x7),s32_min=8,s32_max=15,u32_min=8,u32_max=15) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775797
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775797 R1=-9223372036854775797
  13: safe

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775797 R1=scalar(umin=9223372036854775820,umax=9223372036854775823,var_off=(0x800000000000000c; 0x3),s32_min=12,s32_max=15,u32_min=12,u32_max=15) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775796
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775796 R1=-9223372036854775796
  13: safe

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775796 R1=scalar(umin=9223372036854775821,umax=9223372036854775823,var_off=(0x800000000000000c; 0x3),s32_min=12,s32_max=15,u32_min=12,u32_max=15) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775795
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775795 R1=-9223372036854775795
  13: safe

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775795 R1=scalar(umin=9223372036854775822,umax=9223372036854775823,var_off=(0x800000000000000e; 0x1),s32_min=14,s32_max=15,u32_min=14,u32_max=15) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775794
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2         ; R0_w=-9223372036854775794 R1=-9223372036854775794
  13: safe

  from 12 to 11: R0_w=-9223372036854775794 R1=-9223372036854775793 R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  11: (07) r0 += 1                      ; R0_w=-9223372036854775793
  12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  last_idx 12 first_idx 12
  parent didn't have regs=1 stack=0 marks: R0_rw=P-9223372036854775801 R1_r=scalar(umin=9223372036854775815,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xf),s32_min=0,s32_max=15,u32_max=15) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  last_idx 11 first_idx 11
  regs=1 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  parent didn't have regs=1 stack=0 marks: R0_rw=P-9223372036854775805 R1_rw=scalar(umin=9223372036854775812,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xf),s32_min=0,s32_max=15,u32_max=15) R2_w=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  last_idx 12 first_idx 0
  regs=1 stack=0 before 12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  regs=1 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  regs=1 stack=0 before 12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  regs=1 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  regs=1 stack=0 before 12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  regs=1 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  regs=1 stack=0 before 9: (18) r0 = 0x8000000000000000
  last_idx 12 first_idx 12
  parent didn't have regs=2 stack=0 marks: R0_rw=P-9223372036854775801 R1_r=Pscalar(umin=9223372036854775815,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xf),s32_min=0,s32_max=15,u32_max=15) R2=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  last_idx 11 first_idx 11
  regs=2 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  parent didn't have regs=2 stack=0 marks: R0_rw=P-9223372036854775805 R1_rw=Pscalar(umin=9223372036854775812,umax=9223372036854775823,var_off=(0x8000000000000000; 0xf),s32_min=0,s32_max=15,u32_max=15) R2_w=pkt(off=0,r=1,imm=0) R3_w=pkt_end(off=0,imm=0) R10=fp0
  last_idx 12 first_idx 0
  regs=2 stack=0 before 12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  regs=2 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  regs=2 stack=0 before 12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  regs=2 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  regs=2 stack=0 before 12: (ad) if r0 < r1 goto pc-2
  regs=2 stack=0 before 11: (07) r0 += 1
  regs=2 stack=0 before 9: (18) r0 = 0x8000000000000000
  regs=2 stack=0 before 8: (0f) r1 += r0
  regs=3 stack=0 before 6: (18) r0 = 0x7fffffffffffff10
  regs=2 stack=0 before 5: (71) r1 = *(u8 *)(r2 +0)
  13: safe

  from 4 to 13: safe
  verification time 322 usec
  stack depth 0
  processed 56 insns (limit 1000000) max_states_per_insn 1 total_states 3 peak_states 3 mark_read 1

This also fixes up a test case along with this improvement where we match
on the verifier log. The updated log now has a refined var_off, too.

Fixes: 3f50f132d840 ("bpf: Verifier, do explicit ALU32 bounds tracking")
Reported-by: Xu Kuohai <xukuohai@huaweicloud.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Reviewed-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230314203424.4015351-2-xukuohai@huaweicloud.com
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230322213056.2470-1-daniel@iogearbox.net

Merge branch 'error checking where helpers call bpf_map_ops'

JP Kobryn says:

====================

Within bpf programs, the bpf helper functions can make inline calls to
kernel functions. In this scenario there can be a disconnect between the
register the kernel function writes a return value to and the register the
bpf program uses to evaluate that return value.

As an example, this bpf code:

long err = bpf_map_update_elem(...);
if (err && err != -EEXIST)
// got some error other than -EEXIST

...can result in the bpf assembly:

; err = bpf_map_update_elem(&mymap, &key, &val, BPF_NOEXIST);
  37: movabs $0xffff976a10730400,%rdi
  41: mov    $0x1,%ecx
  46: call   0xffffffffe103291c ; htab_map_update_elem
; if (err && err != -EEXIST) {
  4b: cmp    $0xffffffffffffffef,%rax ; cmp -EEXIST,%rax
  4f: je     0x000000000000008e
  51: test   %rax,%rax
  54: je     0x000000000000008e

The compare operation here evaluates %rax, while in the preceding call to
htab_map_update_elem the corresponding assembly returns -EEXIST via %eax
(the lower 32 bits of %rax):

movl $0xffffffef, %r9d
...
movl %r9d, %eax

...since it's returning int (32-bit). So the resulting comparison becomes:

cmp $0xffffffffffffffef, $0x00000000ffffffef

...making it not possible to check for negative errors or specific errors,
since the sign value is left at the 32nd bit. It means in the original
example, the conditional branch will be entered even when the error is
-EEXIST, which was not intended.

The selftests added cover these cases for the different bpf_map_ops
functions. When the second patch is applied, changing the return type of
those functions to long, the comparison works as intended and the tests
pass.
====================

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

bpf: return long from bpf_map_ops funcs

This patch changes the return types of bpf_map_ops functions to long, where
previously int was returned. Using long allows for bpf programs to maintain
the sign bit in the absence of sign extension during situations where
inlined bpf helper funcs make calls to the bpf_map_ops funcs and a negative
error is returned.

The definitions of the helper funcs are generated from comments in the bpf
uapi header at `include/uapi/linux/bpf.h`. The return type of these
helpers was previously changed from int to long in commit bdb7b79b4ce8. For
any case where one of the map helpers call the bpf_map_ops funcs that are
still returning 32-bit int, a compiler might not include sign extension
instructions to properly convert the 32-bit negative value a 64-bit
negative value.

For example:
bpf assembly excerpt of an inlined helper calling a kernel function and
checking for a specific error:

; err = bpf_map_update_elem(&mymap, &key, &val, BPF_NOEXIST);
  ...
  46: call   0xffffffffe103291c ; htab_map_update_elem
; if (err && err != -EEXIST) {
  4b: cmp    $0xffffffffffffffef,%rax ; cmp -EEXIST,%rax

kernel function assembly excerpt of return value from
`htab_map_update_elem` returning 32-bit int:

movl $0xffffffef, %r9d
...
movl %r9d, %eax

...results in the comparison:
cmp $0xffffffffffffffef, $0x00000000ffffffef

Fixes: bdb7b79b4ce8 ("bpf: Switch most helper return values from 32-bit int to 64-bit long")
Tested-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Signed-off-by: JP Kobryn <inwardvessel@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230322194754.185781-3-inwardvessel@gmail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf/selftests: coverage for bpf_map_ops errors

These tests expose the issue of being unable to properly check for errors
returned from inlined bpf map helpers that make calls to the bpf_map_ops
functions. At best, a check for zero or non-zero can be done but these
tests show it is not possible to check for a negative value or for a
specific error value.

Signed-off-by: JP Kobryn <inwardvessel@gmail.com>
Tested-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230322194754.185781-2-inwardvessel@gmail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'bpf: Support ksym detection in light skeleton.'

Alexei Starovoitov says:

====================

From: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

v1->v2: update denylist on s390

Patch 1: Cleanup internal libbpf names.
Patch 2: Teach the verifier that rdonly_mem != NULL.
Patch 3: Fix gen_loader to support ksym detection.
Patch 4: Selftest and update denylist.
====================

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>

selftests/bpf: Add light skeleton test for kfunc detection.

Add light skeleton test for kfunc detection and denylist it for s390.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230321203854.3035-5-alexei.starovoitov@gmail.com

libbpf: Support kfunc detection in light skeleton.

Teach gen_loader to find {btf_id, btf_obj_fd} of kernel variables and kfuncs
and populate corresponding ld_imm64 and bpf_call insns.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230321203854.3035-4-alexei.starovoitov@gmail.com

bpf: Teach the verifier to recognize rdonly_mem as not null.

Teach the verifier to recognize PTR_TO_MEM | MEM_RDONLY as not NULL
otherwise if (!bpf_ksym_exists(known_kfunc)) doesn't go through
dead code elimination.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230321203854.3035-3-alexei.starovoitov@gmail.com

libbpf: Rename RELO_EXTERN_VAR/FUNC.

RELO_EXTERN_VAR/FUNC names are not correct anymore. RELO_EXTERN_VAR represent
ksym symbol in ld_imm64 insn. It can point to kernel variable or kfunc.
Rename RELO_EXTERN_VAR->RELO_EXTERN_LD64 and RELO_EXTERN_FUNC->RELO_EXTERN_CALL
to match what they actually represent.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230321203854.3035-2-alexei.starovoitov@gmail.com

selftests/xsk: add xdp populate metadata test

Add a new test in copy-mode for testing the copying of metadata from the
buffer in kernel-space to user-space. This is accomplished by adding a
new XDP program and using the bss map to store a counter that is written
to the metadata field. This counter is incremented for every packet so
that the number becomes unique and should be the same as the payload. It
is store in the bss so the value can be reset between runs.

The XDP program populates the metadata and the userspace program checks
the value stored in the metadata field against the payload using the new
is_metadata_correct() function. To turn this verification on or off, add
a new parameter (use_metadata) to the ifobject structure.

Signed-off-by: Tushar Vyavahare <tushar.vyavahare@intel.com>
Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230320102705.306187-1-tushar.vyavahare@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'net: skbuff: skb bitfield compaction - bpf'

Jakub Kicinski says:

====================

I'm trying to make more of the sk_buff bits optional.
Move the BPF-accessed bits a little - because they must
be at coding-time-constant offsets they must precede any
optional bit. While at it clean up the naming a bit.

v1: https://lore.kernel.org/all/20230308003159.441580-1-kuba@kernel.org/
====================

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

net: skbuff: move the fields BPF cares about directly next to the offset marker

To avoid more possible BPF dependencies with moving bitfields
around keep the fields BPF cares about right next to the offset
marker.

Signed-off-by: Jakub Kicinski <kuba@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230321014115.997841-4-kuba@kernel.org
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

net: skbuff: reorder bytes 2 and 3 of the bitfield

BPF needs to know the offsets of fields it tries to access.
Zero-length fields are added to make offsetof() work.
This unfortunately partitions the bitfield (fields across
the zero-length members can't be coalesced).

Reorder bytes 2 and 3, BPF needs to know the offset of fields
previously in byte 3 and some fields in byte 2 should really
be optional.

The two bytes are always in the same cacheline so it should
not matter.

Signed-off-by: Jakub Kicinski <kuba@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230321014115.997841-3-kuba@kernel.org
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

net: skbuff: rename __pkt_vlan_present_offset to __mono_tc_offset

vlan_present is gone since
commit 354259fa73e2 ("net: remove skb->vlan_present")
rename the offset field to what BPF is currently looking
for in this byte - mono_delivery_time and tc_at_ingress.

Signed-off-by: Jakub Kicinski <kuba@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230321014115.997841-2-kuba@kernel.org
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

libbpf: Explicitly call write to append content to file

Write data to fd by calling "vdprintf", in most implementations
of the standard library, the data is finally written by the writev syscall.
But "uprobe_events/kprobe_events" does not allow segmented writes,
so switch the "append_to_file" function to explicit write() call.

Signed-off-by: Liu Pan <patteliu@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230320030720.650-1-patteliu@gmail.com

selftest/bpf: Add a test case for ld_imm64 copy logic.

Add a test case to exercise {btf_id, btf_obj_fd} copy logic between ld_imm64 insns.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230319203014.55866-2-alexei.starovoitov@gmail.com

libbpf: Fix ld_imm64 copy logic for ksym in light skeleton.

Unlike normal libbpf the light skeleton 'loader' program is doing
btf_find_by_name_kind() call at run-time to find ksym in the kernel and
populate its {btf_id, btf_obj_fd} pair in ld_imm64 insn. To avoid doing the
search multiple times for the same ksym it remembers the first patched ld_imm64
insn and copies {btf_id, btf_obj_fd} from it into subsequent ld_imm64 insn.
Fix a bug in copying logic, since it may incorrectly clear BPF_PSEUDO_BTF_ID flag.

Also replace always true if (btf_obj_fd >= 0) check with unconditional JMP_JA
to clarify the code.

Fixes: d995816b77eb ("libbpf: Avoid reload of imm for weak, unresolved, repeating ksym")
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230319203014.55866-1-alexei.starovoitov@gmail.com

bpf, docs: Libbpf overview documentation

This patch documents overview of libbpf, including its features for
developing BPF programs.

Signed-off-by: Sreevani Sreejith <ssreevani@meta.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230315195405.2051559-1-ssreevani@meta.com

selftests/bpf: Add --json-summary option to test_progs

Currently, test_progs outputs all stdout/stderr as it runs, and when it
is done, prints a summary.

It is non-trivial for tooling to parse that output and extract meaningful
information from it.

This change adds a new option, `--json-summary`/`-J` that let the caller
specify a file where `test_progs{,-no_alu32}` can write a summary of the
run in a json format that can later be parsed by tooling.

Currently, it creates a summary section with successes/skipped/failures
followed by a list of failed tests and subtests.

A test contains the following fields:
- name: the name of the test
- number: the number of the test
- message: the log message that was printed by the test.
- failed: A boolean indicating whether the test failed or not. Currently
we only output failed tests, but in the future, successful tests could
be added.
- subtests: A list of subtests associated with this test.

A subtest contains the following fields:
- name: same as above
- number: sanme as above
- message: the log message that was printed by the subtest.
- failed: same as above but for the subtest

An example run and json content below:
```
$ sudo ./test_progs -a $(grep -v '^#' ./DENYLIST.aarch64 | awk '{print
$1","}' | tr -d '\n') -j -J /tmp/test_progs.json
$ jq < /tmp/test_progs.json | head -n 30
{
  "success": 29,
  "success_subtest": 23,
  "skipped": 3,
  "failed": 28,
  "results": [
    {
      "name": "bpf_cookie",
      "number": 10,
      "message": "test_bpf_cookie:PASS:skel_open 0 nsec\n",
      "failed": true,
      "subtests": [
        {
          "name": "multi_kprobe_link_api",
          "number": 2,
          "message": "kprobe_multi_link_api_subtest:PASS:load_kallsyms 0 nsec\nlibbpf: extern 'bpf_testmod_fentry_test1' (strong): not resolved\nlibbpf: failed to load object 'kprobe_multi'\nlibbpf: failed to load BPF skeleton 'kprobe_multi': -3\nkprobe_multi_link_api_subtest:FAIL:fentry_raw_skel_load unexpected error: -3\n",
          "failed": true
        },
        {
          "name": "multi_kprobe_attach_api",
          "number": 3,
          "message": "libbpf: extern 'bpf_testmod_fentry_test1' (strong): not resolved\nlibbpf: failed to load object 'kprobe_multi'\nlibbpf: failed to load BPF skeleton 'kprobe_multi': -3\nkprobe_multi_attach_api_subtest:FAIL:fentry_raw_skel_load unexpected error: -3\n",
          "failed": true
        },
        {
          "name": "lsm",
          "number": 8,
          "message": "lsm_subtest:PASS:lsm.link_create 0 nsec\nlsm_subtest:FAIL:stack_mprotect unexpected stack_mprotect: actual 0 != expected -1\n",
          "failed": true
        }
```

The file can then be used to print a summary of the test run and list of
failing tests/subtests:

```
$ jq -r < /tmp/test_progs.json '"Success: \(.success)/\(.success_subtest), Skipped: \(.skipped), Failed: \(.failed)"'

Success: 29/23, Skipped: 3, Failed: 28
$ jq -r < /tmp/test_progs.json '.results | map([
    if .failed then "#\(.number) \(.name)" else empty end,
    (
        . as {name: $tname, number: $tnum} | .subtests | map(
            if .failed then "#\($tnum)/\(.number) \($tname)/\(.name)" else empty end
        )
    )
]) | flatten | .[]' | head -n 20
 #10 bpf_cookie
 #10/2 bpf_cookie/multi_kprobe_link_api
 #10/3 bpf_cookie/multi_kprobe_attach_api
 #10/8 bpf_cookie/lsm
 #15 bpf_mod_race
 #15/1 bpf_mod_race/ksym (used_btfs UAF)
 #15/2 bpf_mod_race/kfunc (kfunc_btf_tab UAF)
 #36 cgroup_hierarchical_stats
 #61 deny_namespace
 #61/1 deny_namespace/unpriv_userns_create_no_bpf
 #73 fexit_stress
 #83 get_func_ip_test
 #99 kfunc_dynptr_param
 #99/1 kfunc_dynptr_param/dynptr_data_null
 #99/4 kfunc_dynptr_param/dynptr_data_null
 #100 kprobe_multi_bench_attach
 #100/1 kprobe_multi_bench_attach/kernel
 #100/2 kprobe_multi_bench_attach/modules
 #101 kprobe_multi_test
 #101/1 kprobe_multi_test/skel_api
```

Signed-off-by: Manu Bretelle <chantr4@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230317163256.3809328-1-chantr4@gmail.com

Merge branch 'bpf: Add detection of kfuncs.'

Alexei Starovoitov says:

====================

From: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Allow BPF programs detect at load time whether particular kfunc exists.

Patch 1: Allow ld_imm64 to point to kfunc in the kernel.
Patch 2: Fix relocation of kfunc in ld_imm64 insn when kfunc is in kernel module.
Patch 3: Introduce bpf_ksym_exists() macro.
Patch 4: selftest.

NOTE: detection of kfuncs from light skeleton is not supported yet.
====================

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>

selftests/bpf: Add test for bpf_ksym_exists().

Add load and run time test for bpf_ksym_exists() and check that the verifier
performs dead code elimination for non-existing kfunc.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Reviewed-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Reviewed-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230317201920.62030-5-alexei.starovoitov@gmail.com

libbpf: Introduce bpf_ksym_exists() macro.

Introduce bpf_ksym_exists() macro that can be used by BPF programs
to detect at load time whether particular ksym (either variable or kfunc)
is present in the kernel.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230317201920.62030-4-alexei.starovoitov@gmail.com

libbpf: Fix relocation of kfunc ksym in ld_imm64 insn.

void *p = kfunc; -> generates ld_imm64 insn.
kfunc() -> generates bpf_call insn.

libbpf patches bpf_call insn correctly while only btf_id part of ld_imm64 is
set in the former case. Which means that pointers to kfuncs in modules are not
patched correctly and the verifier rejects load of such programs due to btf_id
being out of range. Fix libbpf to patch ld_imm64 for kfunc.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230317201920.62030-3-alexei.starovoitov@gmail.com

bpf: Allow ld_imm64 instruction to point to kfunc.

Allow ld_imm64 insn with BPF_PSEUDO_BTF_ID to hold the address of kfunc. The
ld_imm64 pointing to a valid kfunc will be seen as non-null PTR_TO_MEM by
is_branch_taken() logic of the verifier, while libbpf will resolve address to
unknown kfunc as ld_imm64 reg, 0 which will also be recognized by
is_branch_taken() and the verifier will proceed dead code elimination. BPF
programs can use this logic to detect at load time whether kfunc is present in
the kernel with bpf_ksym_exists() macro that is introduced in the next patches.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Reviewed-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Reviewed-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230317201920.62030-2-alexei.starovoitov@gmail.com

bpf, docs: Use internal linking for link to netdev subsystem doc

Commit d56b0c461d19da ("bpf, docs: Fix link to netdev-FAQ target")
attempts to fix linking problem to undefined "netdev-FAQ" label
introduced in 287f4fa99a5281 ("docs: Update references to netdev-FAQ")
by changing internal cross reference to netdev subsystem documentation
(Documentation/process/maintainer-netdev.rst) to external one at
docs.kernel.org. However, the linking problem is still not
resolved, as the generated link points to non-existent netdev-FAQ
section of the external doc, which when clicked, will instead going
to the top of the doc.

Revert back to internal linking by simply mention the doc path while
massaging the leading text to the link, since the netdev subsystem
doc contains no FAQs but rather general information about the subsystem.

Fixes: d56b0c461d19 ("bpf, docs: Fix link to netdev-FAQ target")
Fixes: 287f4fa99a52 ("docs: Update references to netdev-FAQ")
Signed-off-by: Bagas Sanjaya <bagasdotme@gmail.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230314074449.23620-1-bagasdotme@gmail.com

kallsyms, bpf: Move find_kallsyms_symbol_value out of internal header

Moving find_kallsyms_symbol_value from kernel/module/internal.h to
include/linux/module.h. The reason is that internal.h is not prepared to
be included when CONFIG_MODULES=n. find_kallsyms_symbol_value is used by
kernel/bpf/verifier.c and including internal.h from it (without modules)
leads into a compilation error:

  In file included from ../include/linux/container_of.h:5,
                   from ../include/linux/list.h:5,
                   from ../include/linux/timer.h:5,
                   from ../include/linux/workqueue.h:9,
                   from ../include/linux/bpf.h:10,
                   from ../include/linux/bpf-cgroup.h:5,
                   from ../kernel/bpf/verifier.c:7:
  ../kernel/bpf/../module/internal.h: In function 'mod_find':
  ../include/linux/container_of.h:20:54: error: invalid use of undefined type 'struct module'
     20 |         static_assert(__same_type(*(ptr), ((type *)0)->member) ||       \
        |                                                      ^~
  [...]

This patch fixes the above error.

Fixes: 31bf1dbccfb0 ("bpf: Fix attaching fentry/fexit/fmod_ret/lsm to modules")
Reported-by: kernel test robot <lkp@intel.com>
Signed-off-by: Viktor Malik <vmalik@redhat.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/oe-kbuild-all/202303161404.OrmfCy09-lkp@intel.com/
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230317095601.386738-1-vmalik@redhat.com

Merge branch 'double-fix bpf_test_run + XDP_PASS recycling'

Alexander Lobakin says:

====================

Enabling skb PP recycling revealed a couple issues in the bpf_test_run
code. Recycling broke the assumption that the headroom won't ever be
touched during the test_run execution: xdp_scrub_frame() invalidates the
XDP frame at the headroom start, while neigh xmit code overwrites 2 bytes
to the left of the Ethernet header. The first makes the kernel panic in
certain cases, while the second breaks xdp_do_redirect selftest on BE.
test_run is a limited-scope entity, so let's hope no more corner cases
will happen here or at least they will be as easy and pleasant to fix
as those two.
====================

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

selftests/bpf: fix "metadata marker" getting overwritten by the netstack

Alexei noticed xdp_do_redirect test on BPF CI started failing on
BE systems after skb PP recycling was enabled:

test_xdp_do_redirect:PASS:prog_run 0 nsec
test_xdp_do_redirect:PASS:pkt_count_xdp 0 nsec
test_xdp_do_redirect:PASS:pkt_count_zero 0 nsec
test_xdp_do_redirect:FAIL:pkt_count_tc unexpected pkt_count_tc: actual
220 != expected 9998
test_max_pkt_size:PASS:prog_run_max_size 0 nsec
test_max_pkt_size:PASS:prog_run_too_big 0 nsec
close_netns:PASS:setns 0 nsec
 #289 xdp_do_redirect:FAIL
Summary: 270/1674 PASSED, 30 SKIPPED, 1 FAILED

and it doesn't happen on LE systems.
Ilya then hunted it down to:

 #0  0x0000000000aaeee6 in neigh_hh_output (hh=0x83258df0,
skb=0x88142200) at linux/include/net/neighbour.h:503
 #1  0x0000000000ab2cda in neigh_output (skip_cache=false,
skb=0x88142200, n=<optimized out>) at linux/include/net/neighbour.h:544
 #2  ip6_finish_output2 (net=net@entry=0x88edba00, sk=sk@entry=0x0,
skb=skb@entry=0x88142200) at linux/net/ipv6/ip6_output.c:134
 #3  0x0000000000ab4cbc in __ip6_finish_output (skb=0x88142200, sk=0x0,
net=0x88edba00) at linux/net/ipv6/ip6_output.c:195
 #4  ip6_finish_output (net=0x88edba00, sk=0x0, skb=0x88142200) at
linux/net/ipv6/ip6_output.c:206

xdp_do_redirect test places a u32 marker (0x42) right before the Ethernet
header to check it then in the XDP program and return %XDP_ABORTED if it's
not there. Neigh xmit code likes to round up hard header length to speed
up copying the header, so it overwrites two bytes in front of the Eth
header. On LE systems, 0x42 is one byte at `data - 4`, while on BE it's
`data - 1`, what explains why it happens only there.
It didn't happen previously due to that %XDP_PASS meant the page will be
discarded and replaced by a new one, but now it can be recycled as well,
while bpf_test_run code doesn't reinitialize the content of recycled
pages. This mark is limited to this particular test and its setup though,
so there's no need to predict 1000 different possible cases. Just move
it 4 bytes to the left, still keeping it 32 bit to match on more bytes.

Fixes: 9c94bbf9a87b ("xdp: recycle Page Pool backed skbs built from XDP frames")
Reported-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/CAADnVQ+B_JOU+EpP=DKhbY9yXdN6GiRPnpTTXfEZ9sNkUeb-yQ@mail.gmail.com
Reported-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com> # + debugging
Link: https://lore.kernel.org/bpf/8341c1d9f935f410438e79d3bd8a9cc50aefe105.camel@linux.ibm.com
Signed-off-by: Alexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230316175051.922550-3-aleksander.lobakin@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf, test_run: fix crashes due to XDP frame overwriting/corruption

syzbot and Ilya faced the splats when %XDP_PASS happens for bpf_test_run
after skb PP recycling was enabled for {__,}xdp_build_skb_from_frame():

BUG: kernel NULL pointer dereference, address: 0000000000000d28
RIP: 0010:memset_erms+0xd/0x20 arch/x86/lib/memset_64.S:66
[...]
Call Trace:
 <TASK>
 __finalize_skb_around net/core/skbuff.c:321 [inline]
 __build_skb_around+0x232/0x3a0 net/core/skbuff.c:379
 build_skb_around+0x32/0x290 net/core/skbuff.c:444
 __xdp_build_skb_from_frame+0x121/0x760 net/core/xdp.c:622
 xdp_recv_frames net/bpf/test_run.c:248 [inline]
 xdp_test_run_batch net/bpf/test_run.c:334 [inline]
 bpf_test_run_xdp_live+0x1289/0x1930 net/bpf/test_run.c:362
 bpf_prog_test_run_xdp+0xa05/0x14e0 net/bpf/test_run.c:1418
[...]

This happens due to that it calls xdp_scrub_frame(), which nullifies
xdpf->data. bpf_test_run code doesn't reinit the frame when the XDP
program doesn't adjust head or tail. Previously, %XDP_PASS meant the
page will be released from the pool and returned to the MM layer, but
now it does return to the Pool with the nullified xdpf->data, which
doesn't get reinitialized then.
So, in addition to checking whether the head and/or tail have been
adjusted, check also for a potential XDP frame corruption. xdpf->data
is 100% affected and also xdpf->flags is the field closest to the
metadata / frame start. Checking for these two should be enough for
non-extreme cases.

Fixes: 9c94bbf9a87b ("xdp: recycle Page Pool backed skbs built from XDP frames")
Reported-by: syzbot+e1d1b65f7c32f2a86a9f@syzkaller.appspotmail.com
Link: https://lore.kernel.org/bpf/000000000000f1985705f6ef2243@google.com
Reported-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/e07dd94022ad5731705891b9487cc9ed66328b94.camel@linux.ibm.com
Signed-off-by: Alexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Acked-by: Toke Høiland-Jørgensen <toke@redhat.com>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230316175051.922550-2-aleksander.lobakin@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remove misleading spec_v1 check on var-offset stack read

For every BPF_ADD/SUB involving a pointer, adjust_ptr_min_max_vals()
ensures that the resulting pointer has a constant offset if
bypass_spec_v1 is false. This is ensured by calling sanitize_check_bounds()
which in turn calls check_stack_access_for_ptr_arithmetic(). There,
-EACCESS is returned if the register's offset is not constant, thereby
rejecting the program.

In summary, an unprivileged user must never be able to create stack
pointers with a variable offset. That is also the case, because a
respective check in check_stack_write() is missing. If they were able
to create a variable-offset pointer, users could still use it in a
stack-write operation to trigger unsafe speculative behavior [1].

Because unprivileged users must already be prevented from creating
variable-offset stack pointers, viable options are to either remove
this check (replacing it with a clarifying comment), or to turn it
into a "verifier BUG"-message, also adding a similar check in
check_stack_write() (for consistency, as a second-level defense).
This patch implements the first option to reduce verifier bloat.

This check was introduced by commit 01f810ace9ed ("bpf: Allow
variable-offset stack access") which correctly notes that
"variable-offset reads and writes are disallowed (they were already
disallowed for the indirect access case) because the speculative
execution checking code doesn't support them". However, it does not
further discuss why the check in check_stack_read() is necessary.
The code which made this check obsolete was also introduced in this
commit.

I have compiled ~650 programs from the Linux selftests, Linux samples,
Cilium, and libbpf/examples projects and confirmed that none of these
trigger the check in check_stack_read() [2]. Instead, all of these
programs are, as expected, already rejected when constructing the
variable-offset pointers. Note that the check in
check_stack_access_for_ptr_arithmetic() also prints "off=%d" while the
code removed by this patch does not (the error removed does not appear
in the "verification_error" values). For reproducibility, the
repository linked includes the raw data and scripts used to create
the plot.

  [1] https://arxiv.org/pdf/1807.03757.pdf
  [2] https://gitlab.cs.fau.de/un65esoq/bpf-spectre/-/raw/53dc19fcf459c186613b1156a81504b39c8d49db/data/plots/23-02-26_23-56_bpftool/bpftool/0004-errors.pdf?inline=false

Fixes: 01f810ace9ed ("bpf: Allow variable-offset stack access")
Signed-off-by: Luis Gerhorst <gerhorst@cs.fau.de>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230315165358.23701-1-gerhorst@cs.fau.de

Merge branch 'Make struct bpf_cpumask RCU safe'

David Vernet says:

====================

The struct bpf_cpumask type is currently not RCU safe. It uses the
bpf_mem_cache_{alloc,free}() APIs to allocate and release cpumasks, and
those allocations may be reused before an RCU grace period has elapsed.
We want to be able to enable using this pattern in BPF programs:

private(MASK) static struct bpf_cpumask __kptr *global;

int BPF_PROG(prog, ...)
{
struct bpf_cpumask *cpumask;

bpf_rcu_read_lock();
cpumask = global;
if (!cpumask) {
bpf_rcu_read_unlock();
return -1;
}
bpf_cpumask_setall(cpumask);
...
bpf_rcu_read_unlock();
}

In other words, to be able to pass a kptr to KF_RCU bpf_cpumask kfuncs
without requiring the acquisition and release of refcounts using
bpf_cpumask_kptr_get(). This patchset enables this by making the struct
bpf_cpumask type RCU safe, and removing the bpf_cpumask_kptr_get()
function.
---
v1: https://lore.kernel.org/all/20230316014122.678082-2-void@manifault.com/

Changelog:
----------
v1 -> v2:
- Add doxygen comment for new @rcu field in struct bpf_cpumask.
====================

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

bpf,docs: Remove bpf_cpumask_kptr_get() from documentation

Now that the kfunc no longer exists, we can remove it and instead
describe how RCU can be used to get a struct bpf_cpumask from a map
value. This patch updates the BPF documentation accordingly.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230316054028.88924-6-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remove bpf_cpumask_kptr_get() kfunc

Now that struct bpf_cpumask is RCU safe, there's no need for this kfunc.
Rather than doing the following:

private(MASK) static struct bpf_cpumask __kptr *global;

int BPF_PROG(prog, s32 cpu, ...)
{
struct bpf_cpumask *cpumask;

bpf_rcu_read_lock();
cpumask = bpf_cpumask_kptr_get(&global);
if (!cpumask) {
bpf_rcu_read_unlock();
return -1;
}
bpf_cpumask_setall(cpumask);
...
bpf_cpumask_release(cpumask);
bpf_rcu_read_unlock();
}

Programs can instead simply do (assume same global cpumask):

int BPF_PROG(prog, ...)
{
struct bpf_cpumask *cpumask;

bpf_rcu_read_lock();
cpumask = global;
if (!cpumask) {
bpf_rcu_read_unlock();
return -1;
}
bpf_cpumask_setall(cpumask);
...
bpf_rcu_read_unlock();
}

In other words, no extra atomic acquire / release, and less boilerplate
code.

This patch removes both the kfunc, as well as its selftests and
documentation.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230316054028.88924-5-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf/selftests: Test using global cpumask kptr with RCU

Now that struct bpf_cpumask * is considered an RCU-safe type according
to the verifier, we should add tests that validate its common usages.
This patch adds those tests to the cpumask test suite. A subsequent
changes will remove bpf_cpumask_kptr_get(), and will adjust the selftest
and BPF documentation accordingly.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230316054028.88924-4-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Mark struct bpf_cpumask as rcu protected

struct bpf_cpumask is a BPF-wrapper around the struct cpumask type which
can be instantiated by a BPF program, and then queried as a cpumask in
similar fashion to normal kernel code. The previous patch in this series
makes the type fully RCU safe, so the type can be included in the
rcu_protected_type BTF ID list.

A subsequent patch will remove bpf_cpumask_kptr_get(), as it's no longer
useful now that we can just treat the type as RCU safe by default and do
our own if check.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230316054028.88924-3-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Free struct bpf_cpumask in call_rcu handler

The struct bpf_cpumask type uses the bpf_mem_cache_{alloc,free}() APIs
to allocate and free its cpumasks. The bpf_mem allocator may currently
immediately reuse some memory when its freed, without waiting for an RCU
read cycle to elapse. We want to be able to treat struct bpf_cpumask
objects as completely RCU safe.

This is necessary for two reasons:

1. bpf_cpumask_kptr_get() currently does an RCU-protected
   refcnt_inc_not_zero(). This of course assumes that the underlying
   memory is not reused, and is therefore unsafe in its current form.

2. We want to be able to get rid of bpf_cpumask_kptr_get() entirely, and
   intead use the superior kptr RCU semantics now afforded by the
   verifier.

This patch fixes (1), and enables (2), by making struct bpf_cpumask RCU
safe. A subsequent patch will update the verifier to allow struct
bpf_cpumask * pointers to be passed to KF_RCU kfuncs, and then a latter
patch will remove bpf_cpumask_kptr_get().

Fixes: 516f4d3397c9 ("bpf: Enable cpumasks to be queried and used as kptrs")
Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230316054028.88924-2-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: Ignore warnings about "inefficient alignment"

Some consumers of libbpf compile the code base with different warnings
enabled. In a report for perf, for example, -Wpacked was set which
caused warnings about "inefficient alignment" to be emitted on a subset
of supported architectures.

With this change we silence specifically those warnings, as we intentionally
worked with packed structs.

This is a similar resolution as in b2f10cd4e805 ("perf cpumap: Fix alignment
for masks in event encoding").

Fixes: 1eebcb60633f ("libbpf: Implement basic zip archive parsing support")
Reported-by: Linux Kernel Functional Testing <lkft@linaro.org>
Signed-off-by: Daniel Müller <deso@posteo.net>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Cc: Ian Rogers <irogers@google.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/CA+G9fYtBnwxAWXi2+GyNByApxnf_DtP1-6+_zOKAdJKnJBexjg@mail.gmail.com/
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230315171550.1551603-1-deso@posteo.net

selftests/bpf: Fix a fd leak in an error path in network_helpers.c

In __start_server, it leaks a fd when setsockopt(SO_REUSEPORT) fails.
This patch fixes it.

Fixes: eed92afdd14c ("bpf: selftest: Test batching and bpf_(get|set)sockopt in bpf tcp iter")
Reported-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230316000726.1016773-2-martin.lau@linux.dev

selftests/bpf: Use ASSERT_EQ instead ASSERT_OK for testing memcmp result

In tcp_hdr_options test, it ensures the received tcp hdr option
and the sk local storage have the expected values. It uses memcmp
to check that. Testing the memcmp result with ASSERT_OK is confusing
because ASSERT_OK will print out the errno which is not set.
This patch uses ASSERT_EQ to check for 0 instead.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Yonghong Song <yhs@fb.com>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20230316000726.1016773-1-martin.lau@linux.dev

Merge branch 'Fix attaching fentry/fexit/fmod_ret/lsm to modules'

Viktor Malik says:

====================

I noticed that the verifier behaves incorrectly when attaching to fentry
of multiple functions of the same name located in different modules (or
in vmlinux). The reason for this is that if the target program is not
specified, the verifier will search kallsyms for the trampoline address
to attach to. The entire kallsyms is always searched, not respecting the
module in which the function to attach to is located.

As Yonghong correctly pointed out, there is yet another issue - the
trampoline acquires the module reference in register_fentry which means
that if the module is unloaded between the place where the address is
found in the verifier and register_fentry, it is possible that another
module is loaded to the same address in the meantime, which may lead to
errors.

This patch fixes the above issues by extracting the module name from the
BTF of the attachment target (which must be specified) and by doing the
search in kallsyms of the correct module. At the same time, the module
reference is acquired right after the address is found and only released
right before the program itself is unloaded.
---
Changes in v10:
- added the new test to DENYLIST.aarch64 (suggested by Andrii)
- renamed the test source file to match the test name

Changes in v9:
- two small changes suggested by Jiri Olsa and Jiri's ack

Changes in v8:
- added module_put to error paths in bpf_check_attach_target after the
  module reference is acquired

Changes in v7:
- refactored the module reference manipulation (comments by Jiri Olsa)
- cleaned up the test (comments by Andrii Nakryiko)

Changes in v6:
- storing the module reference inside bpf_prog_aux instead of
  bpf_trampoline and releasing it when the program is unloaded
  (suggested by Jiri Olsa)

Changes in v5:
- fixed acquiring and releasing of module references by trampolines to
  prevent modules being unloaded between address lookup and trampoline
  allocation

Changes in v4:
- reworked module kallsyms lookup approach using existing functions,
  verifier now calls btf_try_get_module to retrieve the module and
  find_kallsyms_symbol_value to get the symbol address (suggested by
  Alexei)
- included Jiri Olsa's comments
- improved description of the new test and added it as a comment into
  the test source

Changes in v3:
- added trivial implementation for kallsyms_lookup_name_in_module() for
  !CONFIG_MODULES (noticed by test robot, fix suggested by Hao Luo)

Changes in v2:
- introduced and used more space-efficient kallsyms lookup function,
  suggested by Jiri Olsa
- included Hao Luo's comments
====================

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

bpf/selftests: Test fentry attachment to shadowed functions

Adds a new test that tries to attach a program to fentry of two
functions of the same name, one located in vmlinux and the other in
bpf_testmod.

To avoid conflicts with existing tests, a new function
"bpf_fentry_shadow_test" was created both in vmlinux and in bpf_testmod.

The previous commit fixed a bug which caused this test to fail. The
verifier would always use the vmlinux function's address as the target
trampoline address, hence trying to create two trampolines for a single
address, which is forbidden.

The test (similarly to other fentry/fexit tests) is not working on arm64
at the moment.

Signed-off-by: Viktor Malik <vmalik@redhat.com>
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/5fe2f364190b6f79b085066ed7c5989c5bc475fa.1678432753.git.vmalik@redhat.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Fix attaching fentry/fexit/fmod_ret/lsm to modules

This resolves two problems with attachment of fentry/fexit/fmod_ret/lsm
to functions located in modules:

1. The verifier tries to find the address to attach to in kallsyms. This
   is always done by searching the entire kallsyms, not respecting the
   module in which the function is located. Such approach causes an
   incorrect attachment address to be computed if the function to attach
   to is shadowed by a function of the same name located earlier in
   kallsyms.

2. If the address to attach to is located in a module, the module
   reference is only acquired in register_fentry. If the module is
   unloaded between the place where the address is found
   (bpf_check_attach_target in the verifier) and register_fentry, it is
   possible that another module is loaded to the same address which may
   lead to potential errors.

Since the attachment must contain the BTF of the program to attach to,
we extract the module from it and search for the function address in the
correct module (resolving problem no. 1). Then, the module reference is
taken directly in bpf_check_attach_target and stored in the bpf program
(in bpf_prog_aux). The reference is only released when the program is
unloaded (resolving problem no. 2).

Signed-off-by: Viktor Malik <vmalik@redhat.com>
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Reviewed-by: Luis Chamberlain <mcgrof@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/3f6a9d8ae850532b5ef864ef16327b0f7a669063.1678432753.git.vmalik@redhat.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

cgroup: Make current_cgns_cgroup_dfl() safe to call after exit_task_namespace()

The commit 332ea1f697be ("bpf: Add bpf_cgroup_from_id() kfunc") added
bpf_cgroup_from_id() which calls current_cgns_cgroup_dfl() through
cgroup_get_from_id(). However, BPF programs may be attached to a point where
current->nsproxy has already been cleared to NULL by exit_task_namespace()
and calling bpf_cgroup_from_id() would cause an oops.

Just return the system-wide root if nsproxy has been cleared. This allows
all cgroups to be looked up after the task passed through
exit_task_namespace(), which semantically makes sense. Given that the only
way to get this behavior is through BPF programs, it seems safe but let's
see what others think.

Fixes: 332ea1f697be ("bpf: Add bpf_cgroup_from_id() kfunc")
Signed-off-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/ZBDuVWiFj2jiz3i8@slm.duckdns.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Fix trace_virtqueue_add_sgs test issue with LLVM 17.

LLVM commit https://reviews.llvm.org/D143726 introduced hoistMinMax optimization
that transformed
  (i < VIRTIO_MAX_SGS) && (i < out_sgs)
into
  i < MIN(VIRTIO_MAX_SGS, out_sgs)

and caused the verifier to stop recognizing such loop as bounded.

Which resulted in the following test failure:

libbpf: prog 'trace_virtqueue_add_sgs': BPF program load failed: Bad address
libbpf: prog 'trace_virtqueue_add_sgs': -- BEGIN PROG LOAD LOG --
The sequence of 8193 jumps is too complex.
verification time 789206 usec
stack depth 56
processed 156446 insns (limit 1000000) max_states_per_insn 7 total_states 1746 peak_states 1701 mark_read 12
-- END PROG LOAD LOG --
libbpf: prog 'trace_virtqueue_add_sgs': failed to load: -14
libbpf: failed to load object 'loop6.bpf.o'

Workaround the verifier limitation for now with inline asm that
prevents this particular optimization.

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

Merge branch 'xdp: recycle Page Pool backed skbs built from XDP frames'

Alexander Lobakin says:

====================

Yeah, I still remember that "Who needs cpumap nowadays" (c), but anyway.

__xdp_build_skb_from_frame() missed the moment when the networking stack
became able to recycle skb pages backed by a page_pool. This was making
e.g. cpumap redirect even less effective than simple %XDP_PASS. veth was
also affected in some scenarios.
A lot of drivers use skb_mark_for_recycle() already, it's been almost
two years and seems like there are no issues in using it in the generic
code too. {__,}xdp_release_frame() can be then removed as it losts its
last user.
Page Pool becomes then zero-alloc (or almost) in the abovementioned
cases, too. Other memory type models (who needs them at this point)
have no changes.

Some numbers on 1 Xeon Platinum core bombed with 27 Mpps of 64-byte
IPv6 UDP, iavf w/XDP[0] (CONFIG_PAGE_POOL_STATS is enabled):

Plain %XDP_PASS on baseline, Page Pool driver:

src cpu Rx     drops  dst cpu Rx
  2.1 Mpps       N/A    2.1 Mpps

cpumap redirect (cross-core, w/o leaving its NUMA node) on baseline:

  6.8 Mpps  5.0 Mpps    1.8 Mpps

cpumap redirect with skb PP recycling:

  7.9 Mpps  5.7 Mpps    2.2 Mpps
                       +22% (from cpumap redir on baseline)

[0] https://github.com/alobakin/linux/commits/iavf-xdp
====================

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

xdp: remove unused {__,}xdp_release_frame()

__xdp_build_skb_from_frame() was the last user of
{__,}xdp_release_frame(), which detaches pages from the page_pool.
All the consumers now recycle Page Pool skbs and page, except mlx5,
stmmac and tsnep drivers, which use page_pool_release_page() directly
(might change one day). It's safe to assume this functionality is not
needed anymore and can be removed (in favor of recycling).

Signed-off-by: Alexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313215553.1045175-5-aleksander.lobakin@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

xdp: recycle Page Pool backed skbs built from XDP frames

__xdp_build_skb_from_frame() state(d):

/* Until page_pool get SKB return path, release DMA here */

Page Pool got skb pages recycling in April 2021, but missed this
function.

xdp_release_frame() is relevant only for Page Pool backed frames and it
detaches the page from the corresponding page_pool in order to make it
freeable via page_frag_free(). It can instead just mark the output skb
as eligible for recycling if the frame is backed by a pp. No change for
other memory model types (the same condition check as before).
cpumap redirect and veth on Page Pool drivers now become zero-alloc (or
almost).

Signed-off-by: Alexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313215553.1045175-4-aleksander.lobakin@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

net: page_pool, skbuff: make skb_mark_for_recycle() always available

skb_mark_for_recycle() is guarded with CONFIG_PAGE_POOL, this creates
unneeded complication when using it in the generic code. For now, it's
only used in the drivers always selecting Page Pool, so this works.
Move the guards so that preprocessor will cut out only the operation
itself and the function will still be a noop on !PAGE_POOL systems,
but available there as well.
No functional changes.

Reported-by: kernel test robot <lkp@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/oe-kbuild-all/202303020342.Wi2PRFFH-lkp@intel.com
Signed-off-by: Alexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313215553.1045175-3-aleksander.lobakin@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: robustify test_xdp_do_redirect with more payload magics

Currently, the test relies on that only dropped ("xmitted") frames will
be recycled and if a frame became an skb, it will be freed later by the
stack and never come back to its page_pool.
So, it easily gets broken by trying to recycle skbs[0]:

  test_xdp_do_redirect:PASS:pkt_count_xdp 0 nsec
  test_xdp_do_redirect:FAIL:pkt_count_zero unexpected pkt_count_zero:
actual 9936 != expected 2
  test_xdp_do_redirect:PASS:pkt_count_tc 0 nsec

That huge mismatch happened because after the TC ingress hook zeroes the
magic, the page gets recycled when skb is freed, not returned to the MM
layer. "Live frames" mode initializes only new pages and keeps the
recycled ones as is by design, so they appear with zeroed magic on the
Rx path again.
Expand the possible magic values from two: 0 (was "xmitted"/dropped or
did hit the TC hook) and 0x42 (hit the input XDP prog) to three: the new
one will mark frames hit the TC hook, so that they will elide both
@pkt_count_zero and @pkt_count_xdp. They can then be recycled to their
page_pool or returned to the page allocator, this won't affect the
counters anyhow. Just make sure to mark them as "input" (0x42) when they
appear on the Rx path again.
Also make an enum from those magics, so that they will be always visible
and can be changed in just one place anytime. This also eases adding any
new marks later on.

Link: https://github.com/kernel-patches/bpf/actions/runs/4386538411/jobs/7681081789
Signed-off-by: Alexander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313215553.1045175-2-aleksander.lobakin@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'bpf: Allow helpers access ptr_to_btf_id.'

Alexei Starovoitov says:

====================

From: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Allow code like:
bpf_strncmp(task->comm, 16, "foo");
====================

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

selftests/bpf: Add various tests to check helper access into ptr_to_btf_id.

Add various tests to check helper access into ptr_to_btf_id.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313235845.61029-4-alexei.starovoitov@gmail.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: Allow helpers access trusted PTR_TO_BTF_ID.

The verifier rejects the code:
  bpf_strncmp(task->comm, 16, "my_task");
with the message:
  16: (85) call bpf_strncmp#182
  R1 type=trusted_ptr_ expected=fp, pkt, pkt_meta, map_key, map_value, mem, ringbuf_mem, buf

Teach the verifier that such access pattern is safe.
Do not allow untrusted and legacy ptr_to_btf_id to be passed into helpers.

Reported-by: David Vernet <void@manifault.com>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313235845.61029-3-alexei.starovoitov@gmail.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: Fix bpf_strncmp proto.

bpf_strncmp() doesn't write into its first argument.
Make sure that the verifier knows about it.

Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Acked-by: David Vernet <void@manifault.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313235845.61029-2-alexei.starovoitov@gmail.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf, docs: Add signed comparison example

Improve clarity by adding an example of a signed comparison instruction

Signed-off-by: Dave Thaler <dthaler@microsoft.com>
Acked-by: David Vernet <void@manifault.com>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230310233814.4641-1-dthaler1968@googlemail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: use canonical ftrace path

The canonical location for the tracefs filesystem is at
/sys/kernel/tracing.

But, from Documentation/trace/ftrace.rst:

  Before 4.1, all ftrace tracing control files were within the debugfs
  file system, which is typically located at /sys/kernel/debug/tracing.
  For backward compatibility, when mounting the debugfs file system,
  the tracefs file system will be automatically mounted at:

  /sys/kernel/debug/tracing

Many tests in the bpf selftest code still refer to this older debugfs
path, so let's update them to avoid confusion.

Signed-off-by: Ross Zwisler <zwisler@google.com>
Acked-by: Michael S. Tsirkin <mst@redhat.com>
Reviewed-by: Steven Rostedt (Google) <rostedt@goodmis.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313205628.1058720-3-zwisler@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: use canonical ftrace path

The canonical location for the tracefs filesystem is at /sys/kernel/tracing.

But, from Documentation/trace/ftrace.rst:

  Before 4.1, all ftrace tracing control files were within the debugfs
  file system, which is typically located at /sys/kernel/debug/tracing.
  For backward compatibility, when mounting the debugfs file system,
  the tracefs file system will be automatically mounted at:

  /sys/kernel/debug/tracing

Many comments and samples in the bpf code still refer to this older
debugfs path, so let's update them to avoid confusion.  There are a few
spots where the bpf code explicitly checks both tracefs and debugfs
(tools/bpf/bpftool/tracelog.c and tools/lib/api/fs/fs.c) and I've left
those alone so that the tools can continue to work with both paths.

Signed-off-by: Ross Zwisler <zwisler@google.com>
Acked-by: Michael S. Tsirkin <mst@redhat.com>
Reviewed-by: Steven Rostedt (Google) <rostedt@goodmis.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313205628.1058720-2-zwisler@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Disable migration when freeing stashed local kptr using obj drop

When a local kptr is stashed in a map and freed when the map goes away,
currently an error like the below appears:

[   39.195695] BUG: using smp_processor_id() in preemptible [00000000] code: kworker/u32:15/2875
[   39.196549] caller is bpf_mem_free+0x56/0xc0
[   39.196958] CPU: 15 PID: 2875 Comm: kworker/u32:15 Tainted: G           O       6.2.0-13016-g22df776a9a86 #4477
[   39.197897] Hardware name: QEMU Standard PC (i440FX + PIIX, 1996), BIOS rel-1.12.0-59-gc9ba5276e321-prebuilt.qemu.org 04/01/2014
[   39.198949] Workqueue: events_unbound bpf_map_free_deferred
[   39.199470] Call Trace:
[   39.199703]  <TASK>
[   39.199911]  dump_stack_lvl+0x60/0x70
[   39.200267]  check_preemption_disabled+0xbf/0xe0
[   39.200704]  bpf_mem_free+0x56/0xc0
[   39.201032]  ? bpf_obj_new_impl+0xa0/0xa0
[   39.201430]  bpf_obj_free_fields+0x1cd/0x200
[   39.201838]  array_map_free+0xad/0x220
[   39.202193]  ? finish_task_switch+0xe5/0x3c0
[   39.202614]  bpf_map_free_deferred+0xea/0x210
[   39.203006]  ? lockdep_hardirqs_on_prepare+0xe/0x220
[   39.203460]  process_one_work+0x64f/0xbe0
[   39.203822]  ? pwq_dec_nr_in_flight+0x110/0x110
[   39.204264]  ? do_raw_spin_lock+0x107/0x1c0
[   39.204662]  ? lockdep_hardirqs_on_prepare+0xe/0x220
[   39.205107]  worker_thread+0x74/0x7a0
[   39.205451]  ? process_one_work+0xbe0/0xbe0
[   39.205818]  kthread+0x171/0x1a0
[   39.206111]  ? kthread_complete_and_exit+0x20/0x20
[   39.206552]  ret_from_fork+0x1f/0x30
[   39.206886]  </TASK>

This happens because the call to __bpf_obj_drop_impl I added in the patch
adding support for stashing local kptrs doesn't disable migration. Prior
to that patch, __bpf_obj_drop_impl logic only ran when called by a BPF
progarm, whereas now it can be called from map free path, so it's
necessary to explicitly disable migration.

Also, refactor a bit to just call __bpf_obj_drop_impl directly instead
of bothering w/ dtor union and setting pointer-to-obj_drop.

Fixes: c8e187540914 ("bpf: Support __kptr to local kptrs")
Reported-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Dave Marchevsky <davemarchevsky@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313214641.3731908-1-davemarchevsky@fb.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

tasks: Extract rcu_users out of union

In commit 3fbd7ee285b2b ("tasks: Add a count of task RCU users"), a
count on the number of RCU users was added to struct task_struct. This
was done so as to enable the removal of task_rcu_dereference(), and
allow tasks to be protected by RCU even after exiting and being removed
from the runqueue. In this commit, the 'refcount_t rcu_users' field that
keeps track of this refcount was put into a union co-located with
'struct rcu_head rcu', so as to avoid taking up any extra space in
task_struct. This was possible to do safely, because the field was only
ever decremented by a static set of specific callers, and then never
incremented again.

While this restriction of there only being a small, static set of users
of this field has worked fine, it prevents us from leveraging the field
to use RCU to protect tasks in other contexts.

During tracing, for example, it would be useful to be able to collect
some tasks that performed a certain operation, put them in a map, and
then periodically summarize who they are, which cgroup they're in, how
much CPU time they've utilized, etc. While this can currently be done
with 'usage', it becomes tricky when a task is already in a map, or if a
reference should only be taken if a task is valid and will not soon be
reaped. Ideally, we could do something like pass a reference to a map
value, and then try to acquire a reference to the task in an RCU read
region by using refcount_inc_not_zero().

Similarly, in sched_ext, schedulers are using integer pids to remember
tasks, and then looking them up with find_task_by_pid_ns(). This is
slow, error prone, and adds complexity. It would be more convenient and
performant if BPF schedulers could instead store tasks directly in maps,
and then leverage RCU to ensure they can be safely accessed with low
overhead.

Finally, overloading fields like this is error prone. Someone that wants
to use 'rcu_users' could easily overlook the fact that once the rcu
callback is scheduled, the refcount will go back to being nonzero, thus
precluding the use of refcount_inc_not_zero(). Furthermore, as described
below, it's possible to extract the fields of the union without changing
the size of task_struct.

There are several possible ways to enable this:

1. The lightest touch approach is likely the one proposed in this patch,
   which is to simply extract 'rcu_users' and 'rcu' from the union, so
   that scheduling the 'rcu' callback doesn't overwrite the 'rcu_users'
   refcount. If we have a trusted task pointer, this would allow us to
   use refcnt_inc_not_zero() inside of an RCU region to determine if we
   can safely acquire a reference to the task and store it in a map. As
   mentioned below, this can be done without changing the size of
   task_struct, by moving the location of the union to another location
   that has padding gaps we can fill in.

2. Removing 'refcount_t rcu_users', and instead having the entire task
   be freed in an rcu callback. This is likely the most sound overall
   design, though it changes the behavioral semantics exposed to
   callers, who currently expect that a task that's successfully looked
   up in e.g. the pid_list with find_task_by_pid_ns(), can always have a
   'usage' reference acquired on them, as it's guaranteed to be >
   0 until after the next gp. In order for this approach to work, we'd
   have to audit all callers. This approach also slightly changes
   behavior observed by user space by not invoking
   trace_sched_process_free() until the whole task_struct is actually being
   freed, rather than just after it's exited. It also may change
   timings, as memory will be freed in an RCU callback rather than
   immediately when the final 'usage' refcount drops to 0. This also is
   arguably a benefit, as it provides more predictable performance to
   callers who are refcounting tasks.

3. There may be other solutions as well that don't require changing the
   layout of task_struct. For example, we could possibly do something
   complex from the BPF side, such as listen for task exit and remove a
   task from a map when the task is exiting. This would likely require
   significant custom handling for task_struct in the verifier, so a
   more generalizable solution is likely warranted.

As mentioned above, this patch proposes the lightest-touch approach
which allows callers elsewhere in the kernel to use 'rcu_users' to
ensure the lifetime of a task, by extracting 'rcu_users' and 'rcu' from
the union. There is no size change in task_struct with this patch.

Cc: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Cc: Eric W. Biederman <ebiederm@xmission.com>
Cc: Peter Zijlstra <peterz@infradead.org>
Cc: Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Acked-by: Oleg Nesterov <oleg@redhat.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230215233033.889644-1-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: fix precision propagation verbose logging

Fix wrong order of frame index vs register/slot index in precision
propagation verbose (level 2) output. It's wrong and very confusing as is.

Fixes: 529409ea92d5 ("bpf: propagate precision across all frames, not just the last one")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230313184017.4083374-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'Support stashing local kptrs with bpf_kptr_xchg'

Dave Marchevsky says:

====================

Local kptrs are kptrs allocated via bpf_obj_new with a type specified in program
BTF. A BPF program which creates a local kptr has exclusive control of the
lifetime of the kptr, and, prior to terminating, must:

  * free the kptr via bpf_obj_drop
  * If the kptr is a {list,rbtree} node, add the node to a {list, rbtree},
    thereby passing control of the lifetime to the collection

This series adds a third option:

  * stash the kptr in a map value using bpf_kptr_xchg

As indicated by the use of "stash" to describe this behavior, the intended use
of this feature is temporary storage of local kptrs. For example, a sched_ext
([0]) scheduler may want to create an rbtree node for each new cgroup on cgroup
init, but to add that node to the rbtree as part of a separate program which
runs on enqueue. Stashing the node in a map_value allows its lifetime to outlive
the execution of the cgroup_init program.

Behavior:

There is no semantic difference between adding a kptr to a graph collection and
"stashing" it in a map. In both cases exclusive ownership of the kptr's lifetime
is passed to some containing data structure, which is responsible for
bpf_obj_drop'ing it when the container goes away.

Since graph collections also expect exclusive ownership of the nodes they
contain, graph nodes cannot be both stashed in a map_value and contained by
their corresponding collection.

Implementation:

Two observations simplify the verifier changes for this feature. First, kptrs
("referenced kptrs" until a recent renaming) require registration of a
dtor function as part of their acquire/release semantics, so that a referenced
kptr which is placed in a map_value is properly released when the map goes away.
We want this exact behavior for local kptrs, but with bpf_obj_drop as the dtor
instead of a per-btf_id dtor.

The second observation is that, in terms of identification, "referenced kptr"
and "local kptr" already don't interfere with one another. Consider the
following example:

  struct node_data {
          long key;
          long data;
          struct bpf_rb_node node;
  };

  struct map_value {
          struct node_data __kptr *node;
  };

  struct {
          __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
          __type(key, int);
          __type(value, struct map_value);
          __uint(max_entries, 1);
  } some_nodes SEC(".maps");

  struct map_value *mapval;
  struct node_data *res;
  int key = 0;

  res = bpf_obj_new(typeof(*res));
  if (!res) { /* err handling */ }

  mapval = bpf_map_lookup_elem(&some_nodes, &key);
  if (!mapval) { /* err handling */ }

  res = bpf_kptr_xchg(&mapval->node, res);
  if (res)
          bpf_obj_drop(res);

The __kptr tag identifies map_value's node as a referenced kptr, while the
PTR_TO_BTF_ID which bpf_obj_new returns - a type in some non-vmlinux,
non-module BTF - identifies res as a local kptr. Type tag on the pointer
indicates referenced kptr, while the type of the pointee indicates local kptr.
So using existing facilities we can tell the verifier about a "referenced kptr"
pointer to a "local kptr" pointee.

When kptr_xchg'ing a kptr into a map_value, the verifier can recognize local
kptr types and treat them like referenced kptrs with a properly-typed
bpf_obj_drop as a dtor.

Other implementation notes:
  * We don't need to do anything special to enforce "graph nodes cannot be
    both stashed in a map_value and contained by their corresponding collection"
    * bpf_kptr_xchg both returns and takes as input a (possibly-null) owning
      reference. It does not accept non-owning references as input by virtue
      of requiring a ref_obj_id. By definition, if a program has an owning
      ref to a node, the node isn't in a collection, so it's safe to pass
      ownership via bpf_kptr_xchg.

Summary of patches:

  * Patch 1 modifies BTF plumbing to support using bpf_obj_drop as a dtor
  * Patch 2 adds verifier plumbing to support MEM_ALLOC-flagged param for
    bpf_kptr_xchg
  * Patch 3 adds selftests exercising the new behavior

Changelog:

v1 -> v2: https://lore.kernel.org/bpf/20230309180111.1618459-1-davemarchevsky@fb.com/

Patch #s used below refer to the patch's position in v1 unless otherwise
specified.

Patches 1-3 were applied and are not included in v2.
Rebase onto latest bpf-next: "libbpf: Revert poisoning of strlcpy"

Patch 4: "bpf: Support __kptr to local kptrs"
  * Remove !btf_is_kernel(btf) check, WARN_ON_ONCE instead (Alexei)

Patch 6: "selftests/bpf: Add local kptr stashing test"
  * Add test which stashes 2 nodes and later unstashes one of them using a
    separate BPF program (Alexei)
  * Fix incorrect runner subtest name for original test (was
    "rbtree_add_nodes")
====================

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

selftests/bpf: Add local kptr stashing test

Add a new selftest, local_kptr_stash, which uses bpf_kptr_xchg to stash
a bpf_obj_new-allocated object in a map. Test the following scenarios:

  * Stash two rb_nodes in an arraymap, don't unstash them, rely on map
    free to destruct them
  * Stash two rb_nodes in an arraymap, unstash the second one in a
    separate program, rely on map free to destruct first

Signed-off-by: Dave Marchevsky <davemarchevsky@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230310230743.2320707-4-davemarchevsky@fb.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Allow local kptrs to be exchanged via bpf_kptr_xchg

The previous patch added necessary plumbing for verifier and runtime to
know what to do with non-kernel PTR_TO_BTF_IDs in map values, but didn't
provide any way to get such local kptrs into a map value. This patch
modifies verifier handling of bpf_kptr_xchg to allow MEM_ALLOC kptr
types.

check_reg_type is modified accept MEM_ALLOC-flagged input to
bpf_kptr_xchg despite such types not being in btf_ptr_types. This could
have been done with a MAYBE_MEM_ALLOC equivalent to MAYBE_NULL, but
bpf_kptr_xchg is the only helper that I can forsee using
MAYBE_MEM_ALLOC, so keep it special-cased for now.

The verifier tags bpf_kptr_xchg retval MEM_ALLOC if and only if the BTF
associated with the retval is not kernel BTF.

Signed-off-by: Dave Marchevsky <davemarchevsky@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230310230743.2320707-3-davemarchevsky@fb.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Support __kptr to local kptrs

If a PTR_TO_BTF_ID type comes from program BTF - not vmlinux or module
BTF - it must have been allocated by bpf_obj_new and therefore must be
free'd with bpf_obj_drop. Such a PTR_TO_BTF_ID is considered a "local
kptr" and is tagged with MEM_ALLOC type tag by bpf_obj_new.

This patch adds support for treating __kptr-tagged pointers to "local
kptrs" as having an implicit bpf_obj_drop destructor for referenced kptr
acquire / release semantics. Consider the following example:

  struct node_data {
          long key;
          long data;
          struct bpf_rb_node node;
  };

  struct map_value {
          struct node_data __kptr *node;
  };

  struct {
          __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
          __type(key, int);
          __type(value, struct map_value);
          __uint(max_entries, 1);
  } some_nodes SEC(".maps");

If struct node_data had a matching definition in kernel BTF, the verifier would
expect a destructor for the type to be registered. Since struct node_data does
not match any type in kernel BTF, the verifier knows that there is no kfunc
that provides a PTR_TO_BTF_ID to this type, and that such a PTR_TO_BTF_ID can
only come from bpf_obj_new. So instead of searching for a registered dtor,
a bpf_obj_drop dtor can be assumed.

This allows the runtime to properly destruct such kptrs in
bpf_obj_free_fields, which enables maps to clean up map_vals w/ such
kptrs when going away.

Implementation notes:
  * "kernel_btf" variable is renamed to "kptr_btf" in btf_parse_kptr.
    Before this patch, the variable would only ever point to vmlinux or
    module BTFs, but now it can point to some program BTF for local kptr
    type. It's later used to populate the (btf, btf_id) pair in kptr btf
    field.
  * It's necessary to btf_get the program BTF when populating btf_field
    for local kptr. btf_record_free later does a btf_put.
  * Behavior for non-local referenced kptrs is not modified, as
    bpf_find_btf_id helper only searches vmlinux and module BTFs for
    matching BTF type. If such a type is found, btf_field_kptr's btf will
    pass btf_is_kernel check, and the associated release function is
    some one-argument dtor. If btf_is_kernel check fails, associated
    release function is two-arg bpf_obj_drop_impl. Before this patch
    only btf_field_kptr's w/ kernel or module BTFs were created.

Signed-off-by: Dave Marchevsky <davemarchevsky@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230310230743.2320707-2-davemarchevsky@fb.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf, docs: Explain helper functions

Add brief text about existence of helper functions, with details to go in
separate psABI text.

Note that text about runtime functions (kfuncs) is part of a separate patch,
not this one.

Signed-off-by: Dave Thaler <dthaler@microsoft.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308205303.1308-1-dthaler1968@googlemail.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Change btf_record_find enum parameter to field_mask

btf_record_find's 3rd parameter can be multiple enum btf_field_type's
masked together. The function is called with BPF_KPTR in two places in
verifier.c, so it works with masked values already.

Signed-off-by: Dave Marchevsky <davemarchevsky@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230309180111.1618459-4-davemarchevsky@fb.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: btf: Remove unused btf_field_info_type enum

This enum was added and used in commit aa3496accc41 ("bpf: Refactor kptr_off_tab
into btf_record"). Later refactoring in commit db559117828d ("bpf: Consolidate
spin_lock, timer management into btf_record") resulted in the enum
values no longer being used anywhere.

Let's remove them.

Signed-off-by: Dave Marchevsky <davemarchevsky@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230309180111.1618459-3-davemarchevsky@fb.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: verifier: Rename kernel_type_name helper to btf_type_name

kernel_type_name was introduced in commit 9e15db66136a ("bpf: Implement accurate raw_tp context access via BTF")
with type signature:

  const char *kernel_type_name(u32 id)

At that time the function used global btf_vmlinux BTF for all id lookups. Later,
in commit 22dc4a0f5ed1 ("bpf: Remove hard-coded btf_vmlinux assumption from BPF verifier"),
the type signature was changed to:

  static const char *kernel_type_name(const struct btf* btf, u32 id)

With the btf parameter used for lookups instead of global btf_vmlinux.

The helper will function as expected for type name lookup using non-kernel BTFs,
and will be used for such in further patches in the series. Let's rename it to
avoid incorrect assumptions that might arise when seeing the current name.

Signed-off-by: Dave Marchevsky <davemarchevsky@fb.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230309180111.1618459-2-davemarchevsky@fb.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Add local-storage-create benchmark

This patch tests how many kmallocs is needed to create and free
a batch of UDP sockets and each socket has a 64bytes bpf storage.
It also measures how fast the UDP sockets can be created.

The result is from my qemu setup.

Before bpf_mem_cache_alloc/free:
./bench -p 1 local-storage-create
Setting up benchmark 'local-storage-create'...
Benchmark 'local-storage-create' started.
Iter   0 ( 73.193us): creates  213.552k/s (213.552k/prod), 3.09 kmallocs/create
Iter   1 (-20.724us): creates  211.908k/s (211.908k/prod), 3.09 kmallocs/create
Iter   2 (  9.280us): creates  212.574k/s (212.574k/prod), 3.12 kmallocs/create
Iter   3 ( 11.039us): creates  213.209k/s (213.209k/prod), 3.12 kmallocs/create
Iter   4 (-11.411us): creates  213.351k/s (213.351k/prod), 3.12 kmallocs/create
Iter   5 ( -7.915us): creates  214.754k/s (214.754k/prod), 3.12 kmallocs/create
Iter   6 ( 11.317us): creates  210.942k/s (210.942k/prod), 3.12 kmallocs/create
Summary: creates  212.789 ± 1.310k/s (212.789k/prod), 3.12 kmallocs/create

After bpf_mem_cache_alloc/free:
./bench -p 1 local-storage-create
Setting up benchmark 'local-storage-create'...
Benchmark 'local-storage-create' started.
Iter   0 ( 68.265us): creates  243.984k/s (243.984k/prod), 1.04 kmallocs/create
Iter   1 ( 30.357us): creates  238.424k/s (238.424k/prod), 1.04 kmallocs/create
Iter   2 (-18.712us): creates  232.963k/s (232.963k/prod), 1.04 kmallocs/create
Iter   3 (-15.885us): creates  238.879k/s (238.879k/prod), 1.04 kmallocs/create
Iter   4 (  5.590us): creates  237.490k/s (237.490k/prod), 1.04 kmallocs/create
Iter   5 (  8.577us): creates  237.521k/s (237.521k/prod), 1.04 kmallocs/create
Iter   6 ( -6.263us): creates  238.508k/s (238.508k/prod), 1.04 kmallocs/create
Summary: creates  237.298 ± 2.198k/s (237.298k/prod), 1.04 kmallocs/create

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-18-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Check freeing sk->sk_local_storage with sk_local_storage->smap is NULL

This patch tweats the socket_bind bpf prog to test the
local_storage->smap == NULL case in the bpf_local_storage_free()
code path. The idea is to create the local_storage with
the sk_storage_map's selem first. Then add the sk_storage_map2's selem
and then delete the earlier sk_storeage_map's selem.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-17-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Replace CHECK with ASSERT in test_local_storage

This patch migrates the CHECK macro to ASSERT macro.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-16-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add bpf_local_storage_free()

This patch refactors local_storage freeing logic into
bpf_local_storage_free(). It is a preparation work for a later
patch that uses bpf_mem_cache_alloc/free. The other kfree(local_storage)
cases are also changed to bpf_local_storage_free(..., reuse_now = true).

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-12-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add bpf_local_storage_rcu callback

The existing bpf_local_storage_free_rcu is renamed to
bpf_local_storage_free_trace_rcu. A new bpf_local_storage_rcu
callback is added to do the kfree instead of using kfree_rcu.
It is a preparation work for a later patch using
bpf_mem_cache_alloc/free.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-11-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add bpf_selem_free()

This patch refactors the selem freeing logic into bpf_selem_free().
It is a preparation work for a later patch using
bpf_mem_cache_alloc/free. The other kfree(selem) cases
are also changed to bpf_selem_free(..., reuse_now = true).

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-10-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add bpf_selem_free_rcu callback

Add bpf_selem_free_rcu() callback to do the kfree() instead
of using kfree_rcu. It is a preparation work for using
bpf_mem_cache_alloc/free in a later patch.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-9-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remove bpf_selem_free_fields*_rcu

This patch removes the bpf_selem_free_fields*_rcu. The
bpf_obj_free_fields() can be done before the call_rcu_trasks_trace()
and kfree_rcu(). It is needed when a later patch uses
bpf_mem_cache_alloc/free. In bpf hashtab, bpf_obj_free_fields()
is also called before calling bpf_mem_cache_free. The discussion
can be found in
https://lore.kernel.org/bpf/f67021ee-21d9-bfae-6134-4ca542fab843@linux.dev/

Acked-by: Kumar Kartikeya Dwivedi <memxor@gmail.com>
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-8-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Repurpose use_trace_rcu to reuse_now in bpf_local_storage

This patch re-purpose the use_trace_rcu to mean
if the freed memory can be reused immediately or not.
The use_trace_rcu is renamed to reuse_now. Other than
the boolean test is reversed, it should be a no-op.

The following explains the reason for the rename and how it will
be used in a later patch.

In a later patch, bpf_mem_cache_alloc/free will be used
in the bpf_local_storage. The bpf mem allocator will reuse
the freed memory immediately. Some of the free paths in
bpf_local_storage does not support memory to be reused immediately.
These paths are the "delete" elem cases from the bpf_*_storage_delete()
helper and the map_delete_elem() syscall. Note that "delete" elem
before the owner's (sk/task/cgrp/inode) lifetime ended is not
the common usage for the local storage.

The common free path, bpf_local_storage_destroy(), can reuse the
memory immediately. This common path means the storage stays with
its owner until the owner is destroyed.

The above mentioned "delete" elem paths that cannot
reuse immediately always has the 'use_trace_rcu ==  true'.
The cases that is safe for immediate reuse always have
'use_trace_rcu == false'. Instead of adding another arg
in a later patch, this patch re-purpose this arg
to reuse_now and have the test logic reversed.

In a later patch, 'reuse_now == true' will free to the
bpf_mem_cache_free() where the memory can be reused
immediately. 'reuse_now == false' will go through the
call_rcu_tasks_trace().

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-7-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remember smap in bpf_local_storage

This patch remembers which smap triggers the allocation
of a 'struct bpf_local_storage' object. The local_storage is
allocated during the very first selem added to the owner.
The smap pointer is needed when using the bpf_mem_cache_free
in a later patch because it needs to free to the correct
smap's bpf_mem_alloc object.

When a selem is being removed, it needs to check if it is
the selem that triggers the creation of the local_storage.
If it is, the local_storage->smap pointer will be reset to NULL.
This NULL reset is done under the local_storage->lock in
bpf_selem_unlink_storage_nolock() when a selem is being removed.
Also note that the local_storage may not go away even
local_storage->smap is NULL because there may be other
selem still stored in the local_storage.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-6-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remove the preceding __ from __bpf_selem_unlink_storage

__bpf_selem_unlink_storage is taking the spin lock and there is
no name collision also. Having the preceding '__' is confusing
when reviewing the later patch.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-5-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remove __bpf_local_storage_map_alloc

bpf_local_storage_map_alloc() is the only caller of
__bpf_local_storage_map_alloc().  The remaining logic in
bpf_local_storage_map_alloc() is only a one liner setting
the smap->cache_idx.

Remove __bpf_local_storage_map_alloc() to simplify code.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-4-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Refactor codes into bpf_local_storage_destroy

This patch first renames bpf_local_storage_unlink_nolock to
bpf_local_storage_destroy(). It better reflects that it is only
used when the storage's owner (sk/task/cgrp/inode) is being kfree().

All bpf_local_storage_destroy's caller is taking the spin lock and
then free the storage. This patch also moves these two steps into
the bpf_local_storage_destroy.

This is a preparation work for a later patch that uses
bpf_mem_cache_alloc/free in the bpf_local_storage.

Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20230308065936.1550103-3-martin.lau@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>