bpf: selftests: test_tunnel: Use vmlinux.h declarations

vmlinux.h declarations are more ergnomic, especially when working with
kfuncs. The uapi headers are often incomplete for kfunc definitions.

This commit also switches bitfield accesses to use CO-RE helpers.
Switching to vmlinux.h definitions makes the verifier very
unhappy with raw bitfield accesses. The error is:

    ; md.u.md2.dir = direction;
    33: (69) r1 = *(u16 *)(r2 +11)
    misaligned stack access off (0x0; 0x0)+-64+11 size 2

Fix by using CO-RE-aware bitfield reads and writes.

Co-developed-by: Antony Antony <antony.antony@secunet.com>
Signed-off-by: Antony Antony <antony.antony@secunet.com>
Signed-off-by: Daniel Xu <dxu@dxuuu.xyz>
Link: https://lore.kernel.org/r/884bde1d9a351d126a3923886b945ea6b1b0776b.1702593901.git.dxu@dxuuu.xyz
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: selftests: test_tunnel: Setup fresh topology for each subtest

This helps with determinism b/c individual setup/teardown prevents
leaking state between different subtests.

Signed-off-by: Daniel Xu <dxu@dxuuu.xyz>
Link: https://lore.kernel.org/r/0fb59fa16fb58cca7def5239df606005a3e8dd0e.1702593901.git.dxu@dxuuu.xyz
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: xfrm: Add bpf_xdp_get_xfrm_state() kfunc

This commit adds an unstable kfunc helper to access internal xfrm_state
associated with an SA. This is intended to be used for the upcoming
IPsec pcpu work to assign special pcpu SAs to a particular CPU. In other
words: for custom software RSS.

That being said, the function that this kfunc wraps is fairly generic
and used for a lot of xfrm tasks. I'm sure people will find uses
elsewhere over time.

This commit also adds a corresponding bpf_xdp_xfrm_state_release() kfunc
to release the refcnt acquired by bpf_xdp_get_xfrm_state(). The verifier
will require that all acquired xfrm_state's are released.

Co-developed-by: Antony Antony <antony.antony@secunet.com>
Signed-off-by: Antony Antony <antony.antony@secunet.com>
Acked-by: Steffen Klassert <steffen.klassert@secunet.com>
Signed-off-by: Daniel Xu <dxu@dxuuu.xyz>
Link: https://lore.kernel.org/r/a29699c42f5fad456b875c98dd11c6afc3ffb707.1702593901.git.dxu@dxuuu.xyz
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Remove flaky test_btf_id test

With previous patch, one of subtests in test_btf_id becomes
flaky and may fail. The following is a failing example:

  Error: #26 btf
  Error: #26/174 btf/BTF ID
    Error: #26/174 btf/BTF ID
    btf_raw_create:PASS:check 0 nsec
    btf_raw_create:PASS:check 0 nsec
    test_btf_id:PASS:check 0 nsec
    ...
    test_btf_id:PASS:check 0 nsec
    test_btf_id:FAIL:check BTF lingersdo_test_get_info:FAIL:check failed: -1

The test tries to prove a btf_id not available after the map is closed.
But btf_id is freed only after workqueue and a rcu grace period, compared
to previous case just after a rcu grade period.
Depending on system workload, workqueue could take quite some time
to execute function bpf_map_free_deferred() which may cause the test failure.
Instead of adding arbitrary delays, let us remove the logic to
check btf_id availability after map is closed.

Signed-off-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231214203820.1469402-1-yonghong.song@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Fix a race condition between btf_put() and map_free()

When running `./test_progs -j` in my local vm with latest kernel,
I once hit a kasan error like below:

  [ 1887.184724] BUG: KASAN: slab-use-after-free in bpf_rb_root_free+0x1f8/0x2b0
  [ 1887.185599] Read of size 4 at addr ffff888106806910 by task kworker/u12:2/2830
  [ 1887.186498]
  [ 1887.186712] CPU: 3 PID: 2830 Comm: kworker/u12:2 Tainted: G           OEL     6.7.0-rc3-00699-g90679706d486-dirty #494
  [ 1887.188034] Hardware name: QEMU Standard PC (i440FX + PIIX, 1996), BIOS rel-1.14.0-0-g155821a1990b-prebuilt.qemu.org 04/01/2014
  [ 1887.189618] Workqueue: events_unbound bpf_map_free_deferred
  [ 1887.190341] Call Trace:
  [ 1887.190666]  <TASK>
  [ 1887.190949]  dump_stack_lvl+0xac/0xe0
  [ 1887.191423]  ? nf_tcp_handle_invalid+0x1b0/0x1b0
  [ 1887.192019]  ? panic+0x3c0/0x3c0
  [ 1887.192449]  print_report+0x14f/0x720
  [ 1887.192930]  ? preempt_count_sub+0x1c/0xd0
  [ 1887.193459]  ? __virt_addr_valid+0xac/0x120
  [ 1887.194004]  ? bpf_rb_root_free+0x1f8/0x2b0
  [ 1887.194572]  kasan_report+0xc3/0x100
  [ 1887.195085]  ? bpf_rb_root_free+0x1f8/0x2b0
  [ 1887.195668]  bpf_rb_root_free+0x1f8/0x2b0
  [ 1887.196183]  ? __bpf_obj_drop_impl+0xb0/0xb0
  [ 1887.196736]  ? preempt_count_sub+0x1c/0xd0
  [ 1887.197270]  ? preempt_count_sub+0x1c/0xd0
  [ 1887.197802]  ? _raw_spin_unlock+0x1f/0x40
  [ 1887.198319]  bpf_obj_free_fields+0x1d4/0x260
  [ 1887.198883]  array_map_free+0x1a3/0x260
  [ 1887.199380]  bpf_map_free_deferred+0x7b/0xe0
  [ 1887.199943]  process_scheduled_works+0x3a2/0x6c0
  [ 1887.200549]  worker_thread+0x633/0x890
  [ 1887.201047]  ? __kthread_parkme+0xd7/0xf0
  [ 1887.201574]  ? kthread+0x102/0x1d0
  [ 1887.202020]  kthread+0x1ab/0x1d0
  [ 1887.202447]  ? pr_cont_work+0x270/0x270
  [ 1887.202954]  ? kthread_blkcg+0x50/0x50
  [ 1887.203444]  ret_from_fork+0x34/0x50
  [ 1887.203914]  ? kthread_blkcg+0x50/0x50
  [ 1887.204397]  ret_from_fork_asm+0x11/0x20
  [ 1887.204913]  </TASK>
  [ 1887.204913]  </TASK>
  [ 1887.205209]
  [ 1887.205416] Allocated by task 2197:
  [ 1887.205881]  kasan_set_track+0x3f/0x60
  [ 1887.206366]  __kasan_kmalloc+0x6e/0x80
  [ 1887.206856]  __kmalloc+0xac/0x1a0
  [ 1887.207293]  btf_parse_fields+0xa15/0x1480
  [ 1887.207836]  btf_parse_struct_metas+0x566/0x670
  [ 1887.208387]  btf_new_fd+0x294/0x4d0
  [ 1887.208851]  __sys_bpf+0x4ba/0x600
  [ 1887.209292]  __x64_sys_bpf+0x41/0x50
  [ 1887.209762]  do_syscall_64+0x4c/0xf0
  [ 1887.210222]  entry_SYSCALL_64_after_hwframe+0x63/0x6b
  [ 1887.210868]
  [ 1887.211074] Freed by task 36:
  [ 1887.211460]  kasan_set_track+0x3f/0x60
  [ 1887.211951]  kasan_save_free_info+0x28/0x40
  [ 1887.212485]  ____kasan_slab_free+0x101/0x180
  [ 1887.213027]  __kmem_cache_free+0xe4/0x210
  [ 1887.213514]  btf_free+0x5b/0x130
  [ 1887.213918]  rcu_core+0x638/0xcc0
  [ 1887.214347]  __do_softirq+0x114/0x37e

The error happens at bpf_rb_root_free+0x1f8/0x2b0:

  00000000000034c0 <bpf_rb_root_free>:
  ; {
    34c0: f3 0f 1e fa                   endbr64
    34c4: e8 00 00 00 00                callq   0x34c9 <bpf_rb_root_free+0x9>
    34c9: 55                            pushq   %rbp
    34ca: 48 89 e5                      movq    %rsp, %rbp
  ...
  ;       if (rec && rec->refcount_off >= 0 &&
    36aa: 4d 85 ed                      testq   %r13, %r13
    36ad: 74 a9                         je      0x3658 <bpf_rb_root_free+0x198>
    36af: 49 8d 7d 10                   leaq    0x10(%r13), %rdi
    36b3: e8 00 00 00 00                callq   0x36b8 <bpf_rb_root_free+0x1f8>
                                        <==== kasan function
    36b8: 45 8b 7d 10                   movl    0x10(%r13), %r15d
                                        <==== use-after-free load
    36bc: 45 85 ff                      testl   %r15d, %r15d
    36bf: 78 8c                         js      0x364d <bpf_rb_root_free+0x18d>

So the problem is at rec->refcount_off in the above.

I did some source code analysis and find the reason.
                                  CPU A                        CPU B
  bpf_map_put:
    ...
    btf_put with rcu callback
    ...
    bpf_map_free_deferred
      with system_unbound_wq
    ...                          ...                           ...
    ...                          btf_free_rcu:                 ...
    ...                          ...                           bpf_map_free_deferred:
    ...                          ...
    ...         --------->       btf_struct_metas_free()
    ...         | race condition ...
    ...         --------->                                     map->ops->map_free()
    ...
    ...                          btf->struct_meta_tab = NULL

In the above, map_free() corresponds to array_map_free() and eventually
calling bpf_rb_root_free() which calls:
  ...
  __bpf_obj_drop_impl(obj, field->graph_root.value_rec, false);
  ...

Here, 'value_rec' is assigned in btf_check_and_fixup_fields() with following code:

  meta = btf_find_struct_meta(btf, btf_id);
  if (!meta)
    return -EFAULT;
  rec->fields[i].graph_root.value_rec = meta->record;

So basically, 'value_rec' is a pointer to the record in struct_metas_tab.
And it is possible that that particular record has been freed by
btf_struct_metas_free() and hence we have a kasan error here.

Actually it is very hard to reproduce the failure with current bpf/bpf-next
code, I only got the above error once. To increase reproducibility, I added
a delay in bpf_map_free_deferred() to delay map->ops->map_free(), which
significantly increased reproducibility.

  diff --git a/kernel/bpf/syscall.c b/kernel/bpf/syscall.c
  index 5e43ddd1b83f..aae5b5213e93 100644
  --- a/kernel/bpf/syscall.c
  +++ b/kernel/bpf/syscall.c
  @@ -695,6 +695,7 @@ static void bpf_map_free_deferred(struct work_struct *work)
        struct bpf_map *map = container_of(work, struct bpf_map, work);
        struct btf_record *rec = map->record;

  +     mdelay(100);
        security_bpf_map_free(map);
        bpf_map_release_memcg(map);
        /* implementation dependent freeing */

Hao also provided test cases ([1]) for easily reproducing the above issue.

There are two ways to fix the issue, the v1 of the patch ([2]) moving
btf_put() after map_free callback, and the v5 of the patch ([3]) using
a kptr style fix which tries to get a btf reference during
map_check_btf(). Each approach has its pro and cons. The first approach
delays freeing btf while the second approach needs to acquire reference
depending on context which makes logic not very elegant and may
complicate things with future new data structures. Alexei
suggested in [4] going back to v1 which is what this patch
tries to do.

Rerun './test_progs -j' with the above mdelay() hack for a couple
of times and didn't observe the error for the above rb_root test cases.
Running Hou's test ([1]) is also successful.

  [1] https://lore.kernel.org/bpf/20231207141500.917136-1-houtao@huaweicloud.com/
  [2] v1: https://lore.kernel.org/bpf/20231204173946.3066377-1-yonghong.song@linux.dev/
  [3] v5: https://lore.kernel.org/bpf/20231208041621.2968241-1-yonghong.song@linux.dev/
  [4] v4: https://lore.kernel.org/bpf/CAADnVQJ3FiXUhZJwX_81sjZvSYYKCFB3BT6P8D59RS2Gu+0Z7g@mail.gmail.com/

Cc: Hou Tao <houtao@huaweicloud.com>
Fixes: 958cf2e273f0 ("bpf: Introduce bpf_obj_new")
Signed-off-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231214203815.1469107-1-yonghong.song@linux.dev
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

net, xdp: Correct grammar

Use the correct verb form in 2 places in the XDP rx-queue comment.

Signed-off-by: Randy Dunlap <rdunlap@infradead.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Acked-by: Jesper Dangaard Brouer <hawk@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231213043735.30208-1-rdunlap@infradead.org

selftests/xsk: Fix for SEND_RECEIVE_UNALIGNED test

Fix test broken by shared umem test and framework enhancement commit.

Correct the current implementation of pkt_stream_replace_half() by
ensuring that nb_valid_entries are not set to half, as this is not true
for all the tests. Ensure that the expected value for valid_entries for
the SEND_RECEIVE_UNALIGNED test equals the total number of packets sent,
which is 4096.

Create a new function called pkt_stream_pkt_set() that allows for packet
modification to meet specific requirements while ensuring the accurate
maintenance of the valid packet count to prevent inconsistencies in packet
tracking.

Fixes: 6d198a89c004 ("selftests/xsk: Add a test for shared umem feature")
Reported-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Tushar Vyavahare <tushar.vyavahare@intel.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Acked-by: Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231214130007.33281-1-tushar.vyavahare@intel.com

Merge branch 'bpf-use-gfp_kernel-in-bpf_event_entry_gen'

Hou Tao says:

====================
The simple patch set aims to replace GFP_ATOMIC by GFP_KERNEL in
bpf_event_entry_gen(). These two patches in the patch set were
preparatory patches in "Fix the release of inner map" patchset [1] and
are not needed for v2, so re-post it to bpf-next tree.

Patch #1 reduces the scope of rcu_read_lock when updating fd map and
patch #2 replaces GFP_ATOMIC by GFP_KERNEL. Please see individual
patches for more details.

Change Log:
v3:
 * patch #1: fallback to patch #1 in v1. Update comments in
             bpf_fd_htab_map_update_elem() to explain the reason for
     rcu_read_lock() (Alexei)

v2: https://lore.kernel.org/bpf/20231211073843.1888058-1-houtao@huaweicloud.com/
 * patch #1: add rcu_read_lock/unlock() for bpf_fd_array_map_update_elem
             as well to make it consistent with
     bpf_fd_htab_map_update_elem and update commit message
             accordingly (Alexei)
 * patch #1/#2: collects ack tags from Yonghong

v1: https://lore.kernel.org/bpf/20231208103357.2637299-1-houtao@huaweicloud.com/

[1]: https://lore.kernel.org/bpf/20231107140702.1891778-1-houtao@huaweicloud.com/
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231214043010.3458072-1-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Use GFP_KERNEL in bpf_event_entry_gen()

rcu_read_lock() is no longer held when invoking bpf_event_entry_gen()
which is called by perf_event_fd_array_get_ptr(), so using GFP_KERNEL
instead of GFP_ATOMIC to reduce the possibility of failures due to
out-of-memory.

Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231214043010.3458072-3-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Reduce the scope of rcu_read_lock when updating fd map

There is no rcu-read-lock requirement for ops->map_fd_get_ptr() or
ops->map_fd_put_ptr(), so doesn't use rcu-read-lock for these two
callbacks.

For bpf_fd_array_map_update_elem(), accessing array->ptrs doesn't need
rcu-read-lock because array->ptrs must still be allocated. For
bpf_fd_htab_map_update_elem(), htab_map_update_elem() only requires
rcu-read-lock to be held to avoid the WARN_ON_ONCE(), so only use
rcu_read_lock() during the invocation of htab_map_update_elem().

Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231214043010.3458072-2-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Update the comments in maybe_wait_bpf_programs()

Since commit 638e4b825d52 ("bpf: Allows per-cpu maps and map-in-map in
sleepable programs"), sleepable BPF program can also use map-in-map, but
maybe_wait_bpf_programs() doesn't handle it accordingly. The main reason
is that using synchronize_rcu_tasks_trace() to wait for the completions
of these sleepable BPF programs may incur a very long delay and
userspace may think it is hung, so the wait for sleepable BPF programs
is skipped. Update the comments in maybe_wait_bpf_programs() to reflect
the reason.

Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231211083447.1921178-1-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: add small subset of SECURITY_PATH hooks to BPF sleepable_lsm_hooks list

security_path_* based LSM hooks appear to be generally missing from
the sleepable_lsm_hooks list. Initially add a small subset of them to
the preexisting sleepable_lsm_hooks list so that sleepable BPF helpers
like bpf_d_path() can be used from sleepable BPF LSM based programs.

The security_path_* hooks added in this patch are similar to the
security_inode_* counterparts that already exist in the
sleepable_lsm_hooks list, and are called in roughly similar points and
contexts. Presumably, making them OK to be also annotated as
sleepable.

Building a kernel with DEBUG_ATOMIC_SLEEP options enabled and running
reasonable workloads stimulating activity that would be intercepted by
such security hooks didn't show any splats.

Notably, I haven't added all the security_path_* LSM hooks that are
available as I don't need them at this point in time.

Signed-off-by: Matt Bobrowski <mattbobrowski@google.com>
Acked-by: KP Singh <kpsingh@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/ZXM3IHHXpNY9y82a@google.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'xdp-metadata-via-kfuncs-for-ice-vlan-hint'

Larysa Zaremba says:

====================
XDP metadata via kfuncs for ice + VLAN hint

This series introduces XDP hints via kfuncs [0] to the ice driver.

Series brings the following existing hints to the ice driver:
 - HW timestamp
 - RX hash with type

Series also introduces VLAN tag with protocol XDP hint, it now be accessed by
XDP and userspace (AF_XDP) programs. They can also be checked with xdp_metadata
test and xdp_hw_metadata program.

Impact of these patches on ice performance:
ZC:
* Full hints implementation decreases pps in ZC mode by less than 3%
  (64B, rxdrop)

skb (packets with invalid IP, dropped by stack):
* Overall, patchset improves peak performance in skb mode by about 0.5%

[0] https://patchwork.kernel.org/project/netdevbpf/cover/20230119221536.3349901-1-sdf@google.com/

v7:
https://lore.kernel.org/bpf/20231115175301.534113-1-larysa.zaremba@intel.com/
v6:
https://lore.kernel.org/bpf/20231012170524.21085-1-larysa.zaremba@intel.com/
Intermediate RFC v2:
https://lore.kernel.org/bpf/20230927075124.23941-1-larysa.zaremba@intel.com/
Intermediate RFC v1:
https://lore.kernel.org/bpf/20230824192703.712881-1-larysa.zaremba@intel.com/
v5:
https://lore.kernel.org/bpf/20230811161509.19722-1-larysa.zaremba@intel.com/
v4:
https://lore.kernel.org/bpf/20230728173923.1318596-1-larysa.zaremba@intel.com/
v3:
https://lore.kernel.org/bpf/20230719183734.21681-1-larysa.zaremba@intel.com/
v2:
https://lore.kernel.org/bpf/20230703181226.19380-1-larysa.zaremba@intel.com/
v1:
https://lore.kernel.org/all/20230512152607.992209-1-larysa.zaremba@intel.com/

Changes since v7:
* shorten timestamp assignment in ice
* change first argument of ice_fill_rx_descs back to xsk_buff_pool
* fix kernel-doc for ice_run_xdp_zc
* add missing XSK_CHECK_PRIV_TYPE() in ice
* resolved selftests merge conflicts with TX hints
* AF_INET patch adds new packet generation, not replaces AF_XDP one
* fix destination port in xdp_metadata

Changes since v6:
* add ability to fill cb of all xdp_buffs in xsk_buff_pool
* place just pointer to packet context in ice_xdp_buff
* add const qualifiers in veth implementation
* generate uapi for VLAN hint

Changes since v5:
* drop checksum hint from the patchset entirely
* Alex's patch that lifts the data_meta size limitation is no longer
  required in this patchset, so will be sent separately
* new patch: hide some ice hints code behind a static key
* fix several bugs in ZC mode (ice)
* change argument order in VLAN hint kfunc (tci, proto -> proto, tci)
* cosmetic changes
* analyze performance impact

Changes since v4:
* Drop the concept of partial checksum from the hint design
* Drop the concept of checksum level from the hint design

Changes since v3:
* use XDP_CHECKSUM_VALID_LVL0 + csum_level instead of csum_level + 1
* fix spelling mistakes
* read XDP timestamp unconditionally
* add TO_STR() macro

Changes since v2:
* redesign checksum hint, so now it gives full status
* rename vlan_tag -> vlan_tci, where applicable
* use open_netns() and close_netns() in xdp_metadata
* improve VLAN hint documentation
* replace CFI with DEI
* use VLAN_VID_MASK in xdp_metadata
* make vlan_get_tag() return -ENODATA
* remove unused rx_ptype in ice_xsk.c
* fix ice timestamp code division between patches

Changes since v1:
* directly return RX hash, RX timestamp and RX checksum status
  in skb-common functions
* use intermediate enum value for checksum status in ice
* get rid of ring structure dependency in ice kfunc implementation
* make variables const, when possible, in ice implementation
* use -ENODATA instead of -EOPNOTSUPP for driver implementation
* instead of having 2 separate functions for c-tag and s-tag,
  use 1 function that outputs both VLAN tag and protocol ID
* improve documentation for introduced hints
* update xdp_metadata selftest to test new hints
* implement new hints in veth, so they can be tested in xdp_metadata
* parse VLAN tag in xdp_hw_metadata
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-1-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Check VLAN tag and proto in xdp_metadata

Verify, whether VLAN tag and proto are set correctly.

To simulate "stripped" VLAN tag on veth, send test packet from VLAN
interface.

Also, add TO_STR() macro for convenience.

Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-19-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Add AF_INET packet generation to xdp_metadata

The easiest way to simulate stripped VLAN tag in veth is to send a packet
from VLAN interface, attached to veth. Unfortunately, this approach is
incompatible with AF_XDP on TX side, because VLAN interfaces do not have
such feature.

Check both packets sent via AF_XDP TX and regular socket.

AF_INET packet will also have a filled-in hash type (XDP_RSS_TYPE_L4),
unlike AF_XDP packet, so more values can be checked.

Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-18-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Add flags and VLAN hint to xdp_hw_metadata

Add VLAN hint to the xdp_hw_metadata program.

Also, to make metadata layout more straightforward, add flags field
to pass information about validity of every separate hint separately.

Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-17-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Allow VLAN packets in xdp_hw_metadata

Make VLAN c-tag and s-tag XDP hint testing more convenient
by not skipping VLAN-ed packets.

Allow both 802.1ad and 802.1Q headers.

Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-16-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

mlx5: implement VLAN tag XDP hint

Implement the newly added .xmo_rx_vlan_tag() hint function.

Reviewed-by: Tariq Toukan <tariqt@nvidia.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Acked-by: Jesper Dangaard Brouer <hawk@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-15-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

net: make vlan_get_tag() return -ENODATA instead of -EINVAL

__vlan_hwaccel_get_tag() is used in veth XDP hints implementation,
its return value (-EINVAL if skb is not VLAN tagged) is passed to bpf code,
but XDP hints specification requires drivers to return -ENODATA, if a hint
cannot be provided for a particular packet.

Solve this inconsistency by changing error return value of
__vlan_hwaccel_get_tag() from -EINVAL to -ENODATA, do the same thing to
__vlan_get_tag(), because this function is supposed to follow the same
convention. This, in turn, makes -ENODATA the only non-zero value
vlan_get_tag() can return. We can do this with no side effects, because
none of the users of the 3 above-mentioned functions rely on the exact
value.

Suggested-by: Jesper Dangaard Brouer <jbrouer@redhat.com>
Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-14-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

veth: Implement VLAN tag XDP hint

In order to test VLAN tag hint in hardware-independent selftests, implement
newly added hint in veth driver.

Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-13-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: use VLAN proto from ring packet context in skb path

VLAN proto, used in ice XDP hints implementation is stored in ring packet
context. Utilize this value in skb VLAN processing too instead of checking
netdev features.

At the same time, use vlan_tci instead of vlan_tag in touched code,
because VLAN tag often refers to VLAN proto and VLAN TCI combined,
while in the code we clearly store only VLAN TCI.

Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-12-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: Implement VLAN tag hint

Implement .xmo_rx_vlan_tag callback to allow XDP code to read
packet's VLAN tag.

At the same time, use vlan_tci instead of vlan_tag in touched code,
because VLAN tag often refers to VLAN proto and VLAN TCI combined,
while in the code we clearly store only VLAN TCI.

Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-11-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

xdp: Add VLAN tag hint

Implement functionality that enables drivers to expose VLAN tag
to XDP code.

VLAN tag is represented by 2 variables:
- protocol ID, which is passed to bpf code in BE
- VLAN TCI, in host byte order

Acked-by: Stanislav Fomichev <sdf@google.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Acked-by: Jesper Dangaard Brouer <hawk@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-10-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: Support XDP hints in AF_XDP ZC mode

In AF_XDP ZC, xdp_buff is not stored on ring,
instead it is provided by xsk_buff_pool.
Space for metadata sources right after such buffers was already reserved
in commit 94ecc5ca4dbf ("xsk: Add cb area to struct xdp_buff_xsk").

Some things (such as pointer to packet context) do not change on a
per-packet basis, so they can be set at the same time as RX queue info.
On the other hand, RX descriptor is unique for each packet, but is already
known when setting DMA addresses. This minimizes performance impact of
hints on regular packet processing.

Update AF_XDP ZC packet processing to support XDP hints.

Co-developed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-9-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

xsk: add functions to fill control buffer

Commit 94ecc5ca4dbf ("xsk: Add cb area to struct xdp_buff_xsk") has added
a buffer for custom data to xdp_buff_xsk. Particularly, this memory is used
for data, consumed by XDP hints kfuncs. It does not always change on
a per-packet basis and some parts can be set for example, at the same time
as RX queue info.

Add functions to fill all cbs in xsk_buff_pool with the same metadata.

Signed-off-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Acked-by: Magnus Karlsson <magnus.karlsson@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-8-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: Support RX hash XDP hint

RX hash XDP hint requests both hash value and type.
Type is XDP-specific, so we need a separate way to map
these values to the hardware ptypes, so create a lookup table.

Instead of creating a new long list, reuse contents
of ice_decode_rx_desc_ptype[] through preprocessor.

Current hash type enum does not contain ICMP packet type,
but ice devices support it, so also add a new type into core code.

Then use previously refactored code and create a function
that allows XDP code to read RX hash.

Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-7-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: Support HW timestamp hint

Use previously refactored code and create a function
that allows XDP code to read HW timestamp.

Also, introduce packet context, where hints-related data will be stored.
ice_xdp_buff contains only a pointer to this structure, to avoid copying it
in ZC mode later in the series.

HW timestamp is the first supported hint in the driver,
so also add xdp_metadata_ops.

Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-6-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: Introduce ice_xdp_buff

In order to use XDP hints via kfuncs we need to put
RX descriptor and miscellaneous data next to xdp_buff.
Same as in hints implementations in other drivers, we achieve
this through putting xdp_buff into a child structure.

Currently, xdp_buff is stored in the ring structure,
so replace it with union that includes child structure.
This way enough memory is available while existing XDP code
remains isolated from hints.

Minimum size of the new child structure (ice_xdp_buff) is exactly
64 bytes (single cache line). To place it at the start of a cache line,
move 'next' field from CL1 to CL4, as it isn't used often. This still
leaves 192 bits available in CL3 for packet context extensions.

Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-5-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: Make ptype internal to descriptor info processing

Currently, rx_ptype variable is used only as an argument
to ice_process_skb_fields() and is computed
just before the function call.

Therefore, there is no reason to pass this value as an argument.
Instead, remove this argument and compute the value directly inside
ice_process_skb_fields() function.

Also, separate its calculation into a short function, so the code
can later be reused in .xmo_() callbacks.

Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-4-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: make RX HW timestamp reading code more reusable

Previously, we only needed RX HW timestamp in skb path,
hence all related code was written with skb in mind.
But with the addition of XDP hints via kfuncs to the ice driver,
the same logic will be needed in .xmo_() callbacks.

Put generic process of reading RX HW timestamp from a descriptor
into a separate function.
Move skb-related code into another source file.

Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-3-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

ice: make RX hash reading code more reusable

Previously, we only needed RX hash in skb path,
hence all related code was written with skb in mind.
But with the addition of XDP hints via kfuncs to the ice driver,
the same logic will be needed in .xmo_() callbacks.

Separate generic process of reading RX hash from a descriptor
into a separate function.

Reviewed-by: Maciej Fijalkowski <maciej.fijalkowski@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231205210847.28460-2-larysa.zaremba@intel.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'bpf-token-support-in-libbpf-s-bpf-object'

Andrii Nakryiko says:

====================
BPF token support in libbpf's BPF object

Add fuller support for BPF token in high-level BPF object APIs. This is the
most frequently used way to work with BPF using libbpf, so supporting BPF
token there is critical.

Patch #1 is improving kernel-side BPF_TOKEN_CREATE behavior by rejecting to
create "empty" BPF token with no delegation. This seems like saner behavior
which also makes libbpf's caching better overall. If we ever want to create
BPF token with no delegate_xxx options set on BPF FS, we can use a new flag to
enable that.

Patches #2-#5 refactor libbpf internals, mostly feature detection code, to
prepare it from BPF token FD.

Patch #6 adds options to pass BPF token into BPF object open options. It also
adds implicit BPF token creation logic to BPF object load step, even without
any explicit involvement of the user. If the environment is setup properly,
BPF token will be created transparently and used implicitly. This allows for
all existing application to gain BPF token support by just linking with
latest version of libbpf library. No source code modifications are required.
All that under assumption that privileged container management agent properly
set up default BPF FS instance at /sys/bpf/fs to allow BPF token creation.

Patches #7-#8 adds more selftests, validating BPF object APIs work as expected
under unprivileged user namespaced conditions in the presence of BPF token.

Patch #9 extends libbpf with LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH envvar knowledge, which can
be used to override custom BPF FS location used for implicit BPF token
creation logic without needing to adjust application code. This allows admins
or container managers to mount BPF token-enabled BPF FS at non-standard
location without the need to coordinate with applications.
LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH can also be used to disable BPF token implicit creation
by setting it to an empty value. Patch #10 tests this new envvar functionality.

v2->v3:
  - move some stray feature cache refactorings into patch #4 (Alexei);
  - add LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH envvar support (Alexei);
v1->v2:
  - remove minor code redundancies (Eduard, John);
  - add acks and rebase.
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: add tests for LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH envvar

Add new subtest validating LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH envvar semantics.
Extend existing test to validate that LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH allows to
disable implicit BPF token creation by setting envvar to empty string.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-11-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: support BPF token path setting through LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH envvar

To allow external admin authority to override default BPF FS location
(/sys/fs/bpf) for implicit BPF token creation, teach libbpf to recognize
LIBBPF_BPF_TOKEN_PATH envvar. If it is specified and user application
didn't explicitly specify neither bpf_token_path nor bpf_token_fd
option, it will be treated exactly like bpf_token_path option,
overriding default /sys/fs/bpf location and making BPF token mandatory.

Suggested-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-10-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: add tests for BPF object load with implicit token

Add a test to validate libbpf's implicit BPF token creation from default
BPF FS location (/sys/fs/bpf). Also validate that disabling this
implicit BPF token creation works.

Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-9-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: add BPF object loading tests with explicit token passing

Add a few tests that attempt to load BPF object containing privileged
map, program, and the one requiring mandatory BTF uploading into the
kernel (to validate token FD propagation to BPF_BTF_LOAD command).

Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-8-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: wire up BPF token support at BPF object level

Add BPF token support to BPF object-level functionality.

BPF token is supported by BPF object logic either as an explicitly
provided BPF token from outside (through BPF FS path or explicit BPF
token FD), or implicitly (unless prevented through
bpf_object_open_opts).

Implicit mode is assumed to be the most common one for user namespaced
unprivileged workloads. The assumption is that privileged container
manager sets up default BPF FS mount point at /sys/fs/bpf with BPF token
delegation options (delegate_{cmds,maps,progs,attachs} mount options).
BPF object during loading will attempt to create BPF token from
/sys/fs/bpf location, and pass it for all relevant operations
(currently, map creation, BTF load, and program load).

In this implicit mode, if BPF token creation fails due to whatever
reason (BPF FS is not mounted, or kernel doesn't support BPF token,
etc), this is not considered an error. BPF object loading sequence will
proceed with no BPF token.

In explicit BPF token mode, user provides explicitly either custom BPF
FS mount point path or creates BPF token on their own and just passes
token FD directly. In such case, BPF object will either dup() token FD
(to not require caller to hold onto it for entire duration of BPF object
lifetime) or will attempt to create BPF token from provided BPF FS
location. If BPF token creation fails, that is considered a critical
error and BPF object load fails with an error.

Libbpf provides a way to disable implicit BPF token creation, if it
causes any troubles (BPF token is designed to be completely optional and
shouldn't cause any problems even if provided, but in the world of BPF
LSM, custom security logic can be installed that might change outcome
dependin on the presence of BPF token). To disable libbpf's default BPF
token creation behavior user should provide either invalid BPF token FD
(negative), or empty bpf_token_path option.

BPF token presence can influence libbpf's feature probing, so if BPF
object has associated BPF token, feature probing is instructed to use
BPF object-specific feature detection cache and token FD.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-7-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: wire up token_fd into feature probing logic

Adjust feature probing callbacks to take into account optional token_fd.
In unprivileged contexts, some feature detectors would fail to detect
kernel support just because BPF program, BPF map, or BTF object can't be
loaded due to privileged nature of those operations. So when BPF object
is loaded with BPF token, this token should be used for feature probing.

This patch is setting support for this scenario, but we don't yet pass
non-zero token FD. This will be added in the next patch.

We also switched BPF cookie detector from using kprobe program to
tracepoint one, as tracepoint is somewhat less dangerous BPF program
type and has higher likelihood of being allowed through BPF token in the
future. This change has no effect on detection behavior.

Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-6-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: move feature detection code into its own file

It's quite a lot of well isolated code, so it seems like a good
candidate to move it out of libbpf.c to reduce its size.

Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-5-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: further decouple feature checking logic from bpf_object

Add feat_supported() helper that accepts feature cache instead of
bpf_object. This allows low-level code in bpf.c to not know or care
about higher-level concept of bpf_object, yet it will be able to utilize
custom feature checking in cases where BPF token might influence the
outcome.

Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-4-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: split feature detectors definitions from cached results

Split a list of supported feature detectors with their corresponding
callbacks from actual cached supported/missing values. This will allow
to have more flexible per-token or per-object feature detectors in
subsequent refactorings.

Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-3-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: fail BPF_TOKEN_CREATE if no delegation option was set on BPF FS

It's quite confusing in practice when it's possible to successfully
create a BPF token from BPF FS that didn't have any of delegate_xxx
mount options set up. While it's not wrong, it's actually more
meaningful to reject BPF_TOKEN_CREATE with specific error code (-ENOENT)
to let user-space know that no token delegation is setup up.

So, instead of creating empty BPF token that will be always ignored
because it doesn't have any of the allow_xxx bits set, reject it with
-ENOENT. If we ever need empty BPF token to be possible, we can support
that with extra flag passed into BPF_TOKEN_CREATE.

Acked-by: Christian Brauner <brauner@kernel.org>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231213190842.3844987-2-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: selftests: Add verifier tests for CO-RE bitfield writes

Add some tests that exercise BPF_CORE_WRITE_BITFIELD() macro. Since some
non-trivial bit fiddling is going on, make sure various edge cases (such
as adjacent bitfields and bitfields at the edge of structs) are
exercised.

Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Xu <dxu@dxuuu.xyz>
Link: https://lore.kernel.org/r/72698a1080fa565f541d5654705255984ea2a029.1702325874.git.dxu@dxuuu.xyz
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: selftests: test_loader: Support __btf_path() annotation

This commit adds support for per-prog btf_custom_path. This is necessary
for testing CO-RE relocations on non-vmlinux types using test_loader
infrastructure.

Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Xu <dxu@dxuuu.xyz>
Link: https://lore.kernel.org/r/660ea7f2fdbdd5103bc1af87c9fc931f05327926.1702325874.git.dxu@dxuuu.xyz
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

libbpf: Add BPF_CORE_WRITE_BITFIELD() macro

=== Motivation ===

Similar to reading from CO-RE bitfields, we need a CO-RE aware bitfield
writing wrapper to make the verifier happy.

Two alternatives to this approach are:

1. Use the upcoming `preserve_static_offset` [0] attribute to disable
   CO-RE on specific structs.
2. Use broader byte-sized writes to write to bitfields.

(1) is a bit hard to use. It requires specific and not-very-obvious
annotations to bpftool generated vmlinux.h. It's also not generally
available in released LLVM versions yet.

(2) makes the code quite hard to read and write. And especially if
BPF_CORE_READ_BITFIELD() is already being used, it makes more sense to
to have an inverse helper for writing.

=== Implementation details ===

Since the logic is a bit non-obvious, I thought it would be helpful
to explain exactly what's going on.

To start, it helps by explaining what LSHIFT_U64 (lshift) and RSHIFT_U64
(rshift) is designed to mean. Consider the core of the
BPF_CORE_READ_BITFIELD() algorithm:

        val <<= __CORE_RELO(s, field, LSHIFT_U64);
        val = val >> __CORE_RELO(s, field, RSHIFT_U64);

Basically what happens is we lshift to clear the non-relevant (blank)
higher order bits. Then we rshift to bring the relevant bits (bitfield)
down to LSB position (while also clearing blank lower order bits). To
illustrate:

        Start:    ........XXX......
        Lshift:   XXX......00000000
        Rshift:   00000000000000XXX

where `.` means blank bit, `0` means 0 bit, and `X` means bitfield bit.

After the two operations, the bitfield is ready to be interpreted as a
regular integer.

Next, we want to build an alternative (but more helpful) mental model
on lshift and rshift. That is, to consider:

* rshift as the total number of blank bits in the u64
* lshift as number of blank bits left of the bitfield in the u64

Take a moment to consider why that is true by consulting the above
diagram.

With this insight, we can now define the following relationship:

              bitfield
                 _
                | |
        0.....00XXX0...00
        |      |   |    |
        |______|   |    |
         lshift    |    |
                   |____|
              (rshift - lshift)

That is, we know the number of higher order blank bits is just lshift.
And the number of lower order blank bits is (rshift - lshift).

Finally, we can examine the core of the write side algorithm:

        mask = (~0ULL << rshift) >> lshift;              // 1
        val = (val & ~mask) | ((nval << rpad) & mask);   // 2

1. Compute a mask where the set bits are the bitfield bits. The first
   left shift zeros out exactly the number of blank bits, leaving a
   bitfield sized set of 1s. The subsequent right shift inserts the
   correct amount of higher order blank bits.

2. On the left of the `|`, mask out the bitfield bits. This creates
   0s where the new bitfield bits will go. On the right of the `|`,
   bring nval into the correct bit position and mask out any bits
   that fall outside of the bitfield. Finally, by bor'ing the two
   halves, we get the final set of bits to write back.

[0]: https://reviews.llvm.org/D133361
Co-developed-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Signed-off-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Co-developed-by: Jonathan Lemon <jlemon@aviatrix.com>
Signed-off-by: Jonathan Lemon <jlemon@aviatrix.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Xu <dxu@dxuuu.xyz>
Link: https://lore.kernel.org/r/4d3dd215a4fd57d980733886f9c11a45e1a9adf3.1702325874.git.dxu@dxuuu.xyz
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: Support uid and gid when mounting bpffs

Parse uid and gid in bpf_parse_param() so that they can be passed in as
the `data` parameter when mount() bpffs. This will be useful when we
want to control which user/group has the control to the mounted bpffs,
otherwise a separate chown() call will be needed.

Signed-off-by: Jie Jiang <jiejiang@chromium.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Mike Frysinger <vapier@chromium.org>
Acked-by: Christian Brauner <brauner@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231212093923.497838-1-jiejiang@chromium.org

selftests/bpf: fix compiler warnings in RELEASE=1 mode

When compiling BPF selftests with RELEASE=1, we get two new
warnings, which are treated as errors. Fix them.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231212225343.1723081-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Relax time_tai test for equal timestamps in tai_forward

We're observing test flakiness on an arm64 platform which might not
have timestamps as precise as x86. The test log looks like:

  test_time_tai:PASS:tai_open 0 nsec
  test_time_tai:PASS:test_run 0 nsec
  test_time_tai:PASS:tai_ts1 0 nsec
  test_time_tai:PASS:tai_ts2 0 nsec
  test_time_tai:FAIL:tai_forward unexpected tai_forward: actual 1702348135471494160 <= expected 1702348135471494160
  test_time_tai:PASS:tai_gettime 0 nsec
  test_time_tai:PASS:tai_future_ts1 0 nsec
  test_time_tai:PASS:tai_future_ts2 0 nsec
  test_time_tai:PASS:tai_range_ts1 0 nsec
  test_time_tai:PASS:tai_range_ts2 0 nsec
  #199     time_tai:FAIL

This patch changes ASSERT_GT to ASSERT_GE in the tai_forward assertion
so that equal timestamps are permitted.

Fixes: 64e15820b987 ("selftests/bpf: Add BPF-helper test for CLOCK_TAI access")
Signed-off-by: YiFei Zhu <zhuyifei@google.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231212182911.3784108-1-zhuyifei@google.com

bpf: Comment on check_mem_size_reg

This patch adds a comment to check_mem_size_reg -- a function whose
meaning is not very transparent. The function implicitly deals with two
registers connected by convention, which is not obvious.

Signed-off-by: Andrei Matei <andreimatei1@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231210225149.67639-1-andreimatei1@gmail.com

bpf: Remove unused backtrack_state helper functions

The function are defined in the verifier.c file, but not called
elsewhere, so delete the unused function.

kernel/bpf/verifier.c:3448:20: warning: unused function 'bt_set_slot'
kernel/bpf/verifier.c:3453:20: warning: unused function 'bt_clear_slot'
kernel/bpf/verifier.c:3488:20: warning: unused function 'bt_is_slot_set'

Reported-by: Abaci Robot <abaci@linux.alibaba.com>
Signed-off-by: Yang Li <yang.lee@linux.alibaba.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231212005436.103829-1-yang.lee@linux.alibaba.com
Closes: https://bugzilla.openanolis.cn/show_bug.cgi?id=7714

selftests/bpf: Fixes tests for filesystem kfuncs

`fs_kfuncs.c`'s `test_xattr` would fail the test even when the
filesystem did not support xattr, for instance when /tmp is mounted as
tmpfs.

This change checks errno when setxattr fail. If the failure is due to
the operation being unsupported, we will skip the test (just like we
would if verity was not enabled on the FS.

Before the change, fs_kfuncs test would fail in test_axattr:

 $ vmtest -k $(make -s image_name) './tools/testing/selftests/bpf/test_progs -a fs_kfuncs'
 => bzImage
 ===> Booting
 [    0.000000] rcu:        RCU restricting CPUs from NR_CPUS=128 to
 nr_cpu_
 ===> Setting up VM
 ===> Running command
 [    4.157491] bpf_testmod: loading out-of-tree module taints kernel.
 [    4.161515] bpf_testmod: module verification failed: signature and/or
 required key missing - tainting kernel
 test_xattr:PASS:create_file 0 nsec
 test_xattr:FAIL:setxattr unexpected error: -1 (errno 95)
 #90/1    fs_kfuncs/xattr:FAIL
 #90/2    fs_kfuncs/fsverity:SKIP
 #90      fs_kfuncs:FAIL

 All error logs:
 test_xattr:PASS:create_file 0 nsec
 test_xattr:FAIL:setxattr unexpected error: -1 (errno 95)
 #90/1    fs_kfuncs/xattr:FAIL
 #90      fs_kfuncs:FAIL

 Summary: 0/0 PASSED, 1 SKIPPED, 1 FAILED

Test plan:

  $ touch tmpfs_file && truncate -s 1G tmpfs_file && mkfs.ext4 tmpfs_file
  # /tmp mounted as tmpfs
  $ vmtest -k $(make -s image_name) './tools/testing/selftests/bpf/test_progs -a fs_kfuncs'
  => bzImage
  ===> Booting
  ===> Setting up VM
  ===> Running command
  WARNING! Selftests relying on bpf_testmod.ko will be skipped.
  Can't find bpf_testmod.ko kernel module: -2
  #90/1    fs_kfuncs/xattr:SKIP
  #90/2    fs_kfuncs/fsverity:SKIP
  #90      fs_kfuncs:SKIP
  Summary: 1/0 PASSED, 2 SKIPPED, 0 FAILED
  # /tmp mounted as ext4 with xattr enabled but not verity
  $ vmtest -k $(make -s image_name) 'mount -o loop tmpfs_file /tmp && \
    /tools/testing/selftests/bpf/test_progs -a fs_kfuncs'
  => bzImage
  ===> Booting
  ===> Setting up VM
  ===> Running command
  [    4.067071] loop0: detected capacity change from 0 to 2097152
  [    4.191882] EXT4-fs (loop0): mounted filesystem
  407ffa36-4553-4c8c-8c78-134443630f69 r/w with ordered data mode. Quota
  mode: none.
  WARNING! Selftests relying on bpf_testmod.ko will be skipped.
  Can't find bpf_testmod.ko kernel module: -2
  #90/1    fs_kfuncs/xattr:OK
  #90/2    fs_kfuncs/fsverity:SKIP
  #90      fs_kfuncs:OK (SKIP: 1/2)
  Summary: 1/1 PASSED, 1 SKIPPED, 0 FAILED
  $ tune2fs -O verity tmpfs_file
  # /tmp as ext4 with both xattr and verity enabled
  $ vmtest -k $(make -s image_name) 'mount -o loop tmpfs_file /tmp && \
    ./tools/testing/selftests/bpf/test_progs -a fs_kfuncs'
  => bzImage
  ===> Booting
  ===> Setting up VM
  ===> Running command
  [    4.291434] loop0: detected capacity change from 0 to 2097152
  [    4.460828] EXT4-fs (loop0): recovery complete
  [    4.468631] EXT4-fs (loop0): mounted filesystem
  7b4a7b7f-c442-4b06-9ede-254e63cceb52 r/w with ordered data mode. Quota
  mode: none.
  [    4.988074] fs-verity: sha256 using implementation "sha256-generic"
  WARNING! Selftests relying on bpf_testmod.ko will be skipped.
  Can't find bpf_testmod.ko kernel module: -2
  #90/1    fs_kfuncs/xattr:OK
  #90/2    fs_kfuncs/fsverity:OK
  #90      fs_kfuncs:OK
  Summary: 1/2 PASSED, 0 SKIPPED, 0 FAILED

Fixes: 341f06fdddf7 ("selftests/bpf: Add tests for filesystem kfuncs")
Signed-off-by: Manu Bretelle <chantr4@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231211180733.763025-1-chantr4@gmail.com

bpf: use bitfields for simple per-subprog bool flags

We have a bunch of bool flags for each subprog. Instead of wasting bytes
for them, use bitfields instead.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231204233931.49758-5-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: tidy up exception callback management a bit

Use the fact that we are passing subprog index around and have
a corresponding struct bpf_subprog_info in bpf_verifier_env for each
subprogram. We don't need to separately pass around a flag whether
subprog is exception callback or not, each relevant verifier function
can determine this using provided subprog index if we maintain
bpf_subprog_info properly.

Also move out exception callback-specific logic from
btf_prepare_func_args(), keeping it generic. We can enforce all these
restriction right before exception callback verification pass. We add
out parameter, arg_cnt, for now, but this will be unnecessary with
subsequent refactoring and will be removed.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231204233931.49758-4-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: emit more dynptr information in verifier log

Emit dynptr type for CONST_PTR_TO_DYNPTR register. Also emit id,
ref_obj_id, and dynptr_id fields for STACK_DYNPTR stack slots.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231204233931.49758-3-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: log PTR_TO_MEM memory size in verifier log

Emit valid memory size addressable through PTR_TO_MEM register.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231204233931.49758-2-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: validate eliminated global subprog is not freplaceable

Add selftest that establishes dead code-eliminated valid global subprog
(global_dead) and makes sure that it's not possible to freplace it, as
it's effectively not there. This test will fail with unexpected success
before 2afae08c9dcb ("bpf: Validate global subprogs lazily").

v2->v3:
  - add missing err assignment (Alan);
  - undo unnecessary signature changes in verifier_global_subprogs.c (Eduard);
v1->v2:
  - don't rely on assembly output in verifier log, which changes between
    compiler versions (CI).

Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Reviewed-by: Alan Maguire <alan.maguire@oracle.com>
Suggested-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: John Fastabend <john.fastabend@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231211174131.2324306-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

net, xdp: Allow metadata > 32

32 bytes may be not enough for some custom metadata. Relax the restriction,
allow metadata larger than 32 bytes and make __skb_metadata_differs() work
with bigger lengths.

Now size of metadata is only limited by the fact it is stored as u8 in
skb_shared_info, so maximum possible value is 255. Size still has to be
aligned to 4, so the actual upper limit becomes 252. Most driver
implementations will offer less, none can offer more.

Other important conditions, such as having enough space for xdp_frame
building, are already checked in bpf_xdp_adjust_meta().

Signed-off-by: Aleksander Lobakin <aleksander.lobakin@intel.com>
Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/eb87653c-8ff8-447d-a7a1-25961f60518a@kernel.org
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231206205919.404415-3-larysa.zaremba@intel.com

selftests/bpf: Increase invalid metadata size

Changed check expects passed data meta to be deemed invalid. After loosening
the requirement, the size of 36 bytes becomes valid. Therefore, increase
tested meta size to 256, so we do not get an unexpected success.

Signed-off-by: Larysa Zaremba <larysa.zaremba@intel.com>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231206205919.404415-2-larysa.zaremba@intel.com

Merge branch 'add-new-bpf_cpumask_weight-kfunc'

David Vernet says:

====================
Add new bpf_cpumask_weight() kfunc

It can be useful to query how many bits are set in a cpumask. For
example, if you want to perform special logic for the last remaining
core that's set in a mask. This logic is already exposed through the
main kernel's cpumask header as cpumask_weight(), so it would be useful
to add a new bpf_cpumask_weight() kfunc which wraps it and does the
same.

This patch series was built and tested on top of commit 2146f7fe6e02
("Merge branch 'allocate-bpf-trampoline-on-bpf_prog_pack'").
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231207210843.168466-1-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: Add test for bpf_cpumask_weight() kfunc

The new bpf_cpumask_weight() kfunc can be used to count the number of
bits that are set in a struct cpumask* kptr. Let's add a selftest to
verify its behavior.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231207210843.168466-3-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add bpf_cpumask_weight() kfunc

It can be useful to query how many bits are set in a cpumask. For
example, if you want to perform special logic for the last remaining
core that's set in a mask. Let's therefore add a new
bpf_cpumask_weight() kfunc which checks how many bits are set in a mask.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231207210843.168466-2-void@manifault.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

test_bpf: Rename second ALU64_SMOD_X to ALU64_SMOD_K

Currently, there are two test cases with same name
"ALU64_SMOD_X: -7 % 2 = -1", the first one is right,
the second one should be ALU64_SMOD_K because its
code is BPF_ALU64 | BPF_MOD | BPF_K.

Before:
test_bpf: #170 ALU64_SMOD_X: -7 % 2 = -1 jited:1 4 PASS
test_bpf: #171 ALU64_SMOD_X: -7 % 2 = -1 jited:1 4 PASS

After:
test_bpf: #170 ALU64_SMOD_X: -7 % 2 = -1 jited:1 4 PASS
test_bpf: #171 ALU64_SMOD_K: -7 % 2 = -1 jited:1 4 PASS

Fixes: daabb2b098e0 ("bpf/tests: add tests for cpuv4 instructions")
Signed-off-by: Tiezhu Yang <yangtiezhu@loongson.cn>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231207040851.19730-1-yangtiezhu@loongson.cn
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: validate fake register spill/fill precision backtracking logic

Add two tests validating that verifier's precision backtracking logic
handles BPF_ST_MEM instructions that produce fake register spill into
register slot. This is happening when non-zero constant is written
directly to a slot, e.g., *(u64 *)(r10 -8) = 123.

Add both full 64-bit register spill, as well as 32-bit "sub-spill".

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231209010958.66758-2-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: handle fake register spill to stack with BPF_ST_MEM instruction

When verifier validates BPF_ST_MEM instruction that stores known
constant to stack (e.g., *(u64 *)(r10 - 8) = 123), it effectively spills
a fake register with a constant (but initially imprecise) value to
a stack slot. Because read-side logic treats it as a proper register
fill from stack slot, we need to mark such stack slot initialization as
INSN_F_STACK_ACCESS instruction to stop precision backtracking from
missing it.

Fixes: 41f6f64e6999 ("bpf: support non-r10 register spill/fill to/from stack in precision tracking")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231209010958.66758-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'bpf-fixes-for-maybe_wait_bpf_programs'

Hou Tao says:

====================
The patch set aims to fix the problems found when inspecting the code
related with maybe_wait_bpf_programs().

Patch #1 removes unnecessary invocation of maybe_wait_bpf_programs().
Patch #2 calls maybe_wait_bpf_programs() only once for batched update.
Patch #3 adds the missed waiting when doing batched lookup_deletion on
htab of maps. Patch #4 does wait only if the update or deletion
operation succeeds. Patch #5 fixes the value of batch.count when memory
allocation fails.
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231208102355.2628918-1-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Set uattr->batch.count as zero before batched update or deletion

generic_map_{delete,update}_batch() doesn't set uattr->batch.count as
zero before it tries to allocate memory for key. If the memory
allocation fails, the value of uattr->batch.count will be incorrect.

Fix it by setting uattr->batch.count as zero beore batched update or
deletion.

Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231208102355.2628918-6-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Only call maybe_wait_bpf_programs() when map operation succeeds

There is no need to call maybe_wait_bpf_programs() if update or deletion
operation fails. So only call maybe_wait_bpf_programs() if update or
deletion operation succeeds.

Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231208102355.2628918-5-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add missed maybe_wait_bpf_programs() for htab of maps

When doing batched lookup and deletion operations on htab of maps,
maybe_wait_bpf_programs() is needed to ensure all programs don't use the
inner map after the bpf syscall returns.

Instead of adding the wait in __htab_map_lookup_and_delete_batch(),
adding the wait in bpf_map_do_batch() and also removing the calling of
maybe_wait_bpf_programs() from generic_map_{delete,update}_batch().

Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231208102355.2628918-4-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Call maybe_wait_bpf_programs() only once for generic_map_update_batch()

Just like commit 9087c6ff8dfe ("bpf: Call maybe_wait_bpf_programs() only
once from generic_map_delete_batch()"), there is also no need to call
maybe_wait_bpf_programs() for each update in batched update, so only
call it once in generic_map_update_batch().

Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231208102355.2628918-3-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Remove unnecessary wait from bpf_map_copy_value()

Both map_lookup_elem() and generic_map_lookup_batch() use
bpf_map_copy_value() to lookup and copy the value, and there is no
update operation in bpf_map_copy_value(), so just remove the invocation
of maybe_wait_bpf_programs() from it.

Fixes: 15c14a3dca42 ("bpf: Add bpf_map_{value_size, update_value, map_copy_value} functions")
Signed-off-by: Hou Tao <houtao1@huawei.com>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231208102355.2628918-2-houtao@huaweicloud.com
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: Add pr_warn() for EINVAL cases in linker_sanity_check_elf

Before the change on `i686-linux` `systemd` build failed as:

    $ bpftool gen object src/core/bpf/socket_bind/socket-bind.bpf.o src/core/bpf/socket_bind/socket-bind.bpf.unstripped.o
    Error: failed to link 'src/core/bpf/socket_bind/socket-bind.bpf.unstripped.o': Invalid argument (22)

After the change it fails as:

    $ bpftool gen object src/core/bpf/socket_bind/socket-bind.bpf.o src/core/bpf/socket_bind/socket-bind.bpf.unstripped.o
    libbpf: ELF section #9 has inconsistent alignment addr=8 != d=4 in src/core/bpf/socket_bind/socket-bind.bpf.unstripped.o
    Error: failed to link 'src/core/bpf/socket_bind/socket-bind.bpf.unstripped.o': Invalid argument (22)

Now it's slightly easier to figure out what is wrong with an ELF file.

Signed-off-by: Sergei Trofimovich <slyich@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231208215100.435876-1-slyich@gmail.com

Merge branch 'bpf: Expand bpf_cgrp_storage to support cgroup1 non-attach case'

Yafang Shao says:

====================
In the current cgroup1 environment, associating operations between a cgroup
and applications in a BPF program requires storing a mapping of cgroup_id
to application either in a hash map or maintaining it in userspace.
However, by enabling bpf_cgrp_storage for cgroup1, it becomes possible to
conveniently store application-specific information in cgroup-local storage
and utilize it within BPF programs. Furthermore, enabling this feature for
cgroup1 involves minor modifications for the non-attach case, streamlining
the process.

However, when it comes to enabling this functionality for the cgroup1
attach case, it presents challenges. Therefore, the decision is to focus on
enabling it solely for the cgroup1 non-attach case at present. If
attempting to attach to a cgroup1 fd, the operation will simply fail with
the error code -EBADF.

Changes:
- RFC -> v1:
  - Collect acked-by
  - Avoid unnecessary is_cgroup1 check (Yonghong)
  - Keep the code patterns consistent (Yonghong)
====================

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

selftests/bpf: Add selftests for cgroup1 local storage

Expanding the test coverage from cgroup2 to include cgroup1. The result
as follows,

Already existing test cases for cgroup2:
  #48/1    cgrp_local_storage/tp_btf:OK
  #48/2    cgrp_local_storage/attach_cgroup:OK
  #48/3    cgrp_local_storage/recursion:OK
  #48/4    cgrp_local_storage/negative:OK
  #48/5    cgrp_local_storage/cgroup_iter_sleepable:OK
  #48/6    cgrp_local_storage/yes_rcu_lock:OK
  #48/7    cgrp_local_storage/no_rcu_lock:OK

Expanded test cases for cgroup1:
  #48/8    cgrp_local_storage/cgrp1_tp_btf:OK
  #48/9    cgrp_local_storage/cgrp1_recursion:OK
  #48/10   cgrp_local_storage/cgrp1_negative:OK
  #48/11   cgrp_local_storage/cgrp1_iter_sleepable:OK
  #48/12   cgrp_local_storage/cgrp1_yes_rcu_lock:OK
  #48/13   cgrp_local_storage/cgrp1_no_rcu_lock:OK

Summary:
  #48      cgrp_local_storage:OK
  Summary: 1/13 PASSED, 0 SKIPPED, 0 FAILED

Signed-off-by: Yafang Shao <laoar.shao@gmail.com>
Acked-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206115326.4295-4-laoar.shao@gmail.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

selftests/bpf: Add a new cgroup helper open_classid()

This new helper allows us to obtain the fd of a net_cls cgroup, which will
be utilized in the subsequent patch.

Signed-off-by: Yafang Shao <laoar.shao@gmail.com>
Acked-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206115326.4295-3-laoar.shao@gmail.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

bpf: Enable bpf_cgrp_storage for cgroup1 non-attach case

In the current cgroup1 environment, associating operations between cgroups
and applications in a BPF program requires storing a mapping of cgroup_id
to application either in a hash map or maintaining it in userspace.
However, by enabling bpf_cgrp_storage for cgroup1, it becomes possible to
conveniently store application-specific information in cgroup-local storage
and utilize it within BPF programs. Furthermore, enabling this feature for
cgroup1 involves minor modifications for the non-attach case, streamlining
the process.

However, when it comes to enabling this functionality for the cgroup1
attach case, it presents challenges. Therefore, the decision is to focus on
enabling it solely for the cgroup1 non-attach case at present. If
attempting to attach to a cgroup1 fd, the operation will simply fail with
the error code -EBADF.

Signed-off-by: Yafang Shao <laoar.shao@gmail.com>
Acked-by: Tejun Heo <tj@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206115326.4295-2-laoar.shao@gmail.com
Signed-off-by: Martin KaFai Lau <martin.lau@kernel.org>

selftests/bpf: fix timer/test_bad_ret subtest on test_progs-cpuv4 flavor

Because test_bad_ret main program is not written in assembly, we don't
control instruction indices in timer_cb_ret_bad() subprog. This bites us
in timer/test_bad_ret subtest, where we see difference between cpuv4 and
other flavors.

For now, make __msg() expectations not rely on instruction indices by
anchoring them around bpf_get_prandom_u32 call. Once we have regex/glob
support for __msg(), this can be expressed a bit more nicely, but for
now just mitigating the problem with available means.

Fixes: e02dea158dda ("selftests/bpf: validate async callback return value check correctness")
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231208233028.3412690-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'bpf-fix-accesses-to-uninit-stack-slots'

Andrei Matei says:

====================
bpf: fix accesses to uninit stack slots

Fix two related issues issues around verifying stack accesses:
1. accesses to uninitialized stack memory was allowed inconsistently
2. the maximum stack depth needed for a program was not always
maintained correctly

The two issues are fixed together in one commit because the code for one
affects the other.

V4 to V5:
- target bpf-next (Alexei)

V3 to V4:
- minor fixup to comment in patch 1 (Eduard)
- C89-style in patch 3 (Andrii)

V2 to V3:
- address review comments from Andrii and Eduard
- drop new verifier tests in favor of editing existing tests to check
  for stack depth
- append a patch with a bit of cleanup coming out of the previous review
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231208032519.260451-1-andreimatei1@gmail.com
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>

bpf: Minor cleanup around stack bounds

Push the rounding up of stack offsets into the function responsible for
growing the stack, rather than relying on all the callers to do it.
Uncertainty about whether the callers did it or not tripped up people in
a previous review.

Signed-off-by: Andrei Matei <andreimatei1@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231208032519.260451-4-andreimatei1@gmail.com

bpf: Fix accesses to uninit stack slots

Privileged programs are supposed to be able to read uninitialized stack
memory (ever since 6715df8d5) but, before this patch, these accesses
were permitted inconsistently. In particular, accesses were permitted
above state->allocated_stack, but not below it. In other words, if the
stack was already "large enough", the access was permitted, but
otherwise the access was rejected instead of being allowed to "grow the
stack". This undesired rejection was happening in two places:
- in check_stack_slot_within_bounds()
- in check_stack_range_initialized()
This patch arranges for these accesses to be permitted. A bunch of tests
that were relying on the old rejection had to change; all of them were
changed to add also run unprivileged, in which case the old behavior
persists. One tests couldn't be updated - global_func16 - because it
can't run unprivileged for other reasons.

This patch also fixes the tracking of the stack size for variable-offset
reads. This second fix is bundled in the same commit as the first one
because they're inter-related. Before this patch, writes to the stack
using registers containing a variable offset (as opposed to registers
with fixed, known values) were not properly contributing to the
function's needed stack size. As a result, it was possible for a program
to verify, but then to attempt to read out-of-bounds data at runtime
because a too small stack had been allocated for it.

Each function tracks the size of the stack it needs in
bpf_subprog_info.stack_depth, which is maintained by
update_stack_depth(). For regular memory accesses, check_mem_access()
was calling update_state_depth() but it was passing in only the fixed
part of the offset register, ignoring the variable offset. This was
incorrect; the minimum possible value of that register should be used
instead.

This tracking is now fixed by centralizing the tracking of stack size in
grow_stack_state(), and by lifting the calls to grow_stack_state() to
check_stack_access_within_bounds() as suggested by Andrii. The code is
now simpler and more convincingly tracks the correct maximum stack size.
check_stack_range_initialized() can now rely on enough stack having been
allocated for the access; this helps with the fix for the first issue.

A few tests were changed to also check the stack depth computation. The
one that fails without this patch is verifier_var_off:stack_write_priv_vs_unpriv.

Fixes: 01f810ace9ed3 ("bpf: Allow variable-offset stack access")
Reported-by: Hao Sun <sunhao.th@gmail.com>
Signed-off-by: Andrei Matei <andreimatei1@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231208032519.260451-3-andreimatei1@gmail.com
Closes: https://lore.kernel.org/bpf/CABWLsev9g8UP_c3a=1qbuZUi20tGoUXoU07FPf-5FLvhOKOY+Q@mail.gmail.com/

bpf: Add some comments to stack representation

Add comments to the datastructure tracking the stack state, as the
mapping between each stack slot and where its state is stored is not
entirely obvious.

Signed-off-by: Andrei Matei <andreimatei1@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231208032519.260451-2-andreimatei1@gmail.com

bpf: Load vmlinux btf for any struct_ops map

In libbpf, when determining whether we need to load vmlinux btf, we're
currently (among other things) checking whether there is any struct_ops
program present in the object. This works for most realistic struct_ops
maps, as a struct_ops map is of course typically composed of one or more
struct_ops programs. However, that technically need not be the case. A
struct_ops interface could be defined which allows a map to be specified
which one or more non-prog fields, and which provides default behavior
if no struct_ops progs is actually provided otherwise. For sched_ext,
for example, you technically only need to specify the name of the
scheduler in the struct_ops map, with the core scheduler logic providing
default behavior if no prog is actually specified.

If we were to define and try to load such a struct_ops map, we would
crash in libbpf when initializing it as obj->btf_vmlinux will be NULL:

Reading symbols from minimal...
(gdb) r
Starting program: minimal_example
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/usr/lib/libthread_db.so.1".

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x000055555558308c in btf__type_cnt (btf=0x0) at btf.c:612
612             return btf->start_id + btf->nr_types;
(gdb) bt
    type_name=0x5555555d99e3 "sched_ext_ops", kind=4) at btf.c:914
    kind=4) at btf.c:942
    type=0x7fffffffe558, type_id=0x7fffffffe548, ...
    data_member=0x7fffffffe568) at libbpf.c:948
    kern_btf=0x0) at libbpf.c:1017
    at libbpf.c:8059

So as to account for such bare-bones struct_ops maps, let's update
obj_needs_vmlinux_btf() to also iterate over an obj's maps and check
whether any of them are struct_ops maps.

Signed-off-by: David Vernet <void@manifault.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Reviewed-by: Alan Maguire <alan.maguire@oracle.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231208061704.400463-1-void@manifault.com

Merge branch 'bpf-fix-verification-of-indirect-var-off-stack-access'

Andrei Matei says:

====================
bpf: fix verification of indirect var-off stack access

V4 to V5:
  - split the test into a separate patch

V3 to V4:
  - include a test per Eduard's request
  - target bpf-next per Alexei's request (patches didn't change)

V2 to V3:
  - simplify checks for max_off (don't call
    check_stack_slot_within_bounds for it)
  - append a commit to protect against overflow in the addition of the
    register and the offset

V1 to V2:
  - fix max_off calculation for access size = 0
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231207041150.229139-1-andreimatei1@gmail.com
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>

bpf: Guard stack limits against 32bit overflow

This patch promotes the arithmetic around checking stack bounds to be
done in the 64-bit domain, instead of the current 32bit. The arithmetic
implies adding together a 64-bit register with a int offset. The
register was checked to be below 1<<29 when it was variable, but not
when it was fixed. The offset either comes from an instruction (in which
case it is 16 bit), from another register (in which case the caller
checked it to be below 1<<29 [1]), or from the size of an argument to a
kfunc (in which case it can be a u32 [2]). Between the register being
inconsistently checked to be below 1<<29, and the offset being up to an
u32, it appears that we were open to overflowing the `int`s which were
currently used for arithmetic.

[1] https://github.com/torvalds/linux/blob/815fb87b753055df2d9e50f6cd80eb10235fe3e9/kernel/bpf/verifier.c#L7494-L7498
[2] https://github.com/torvalds/linux/blob/815fb87b753055df2d9e50f6cd80eb10235fe3e9/kernel/bpf/verifier.c#L11904

Reported-by: Andrii Nakryiko <andrii.nakryiko@gmail.com>
Signed-off-by: Andrei Matei <andreimatei1@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231207041150.229139-4-andreimatei1@gmail.com

bpf: Add verifier regression test for previous patch

Add a regression test for var-off zero-sized reads.

Signed-off-by: Andrei Matei <andreimatei1@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231207041150.229139-3-andreimatei1@gmail.com

bpf: Fix verification of indirect var-off stack access

This patch fixes a bug around the verification of possibly-zero-sized
stack accesses. When the access was done through a var-offset stack
pointer, check_stack_access_within_bounds was incorrectly computing the
maximum-offset of a zero-sized read to be the same as the register's min
offset. Instead, we have to take in account the register's maximum
possible value. The patch also simplifies how the max offset is checked;
the check is now simpler than for min offset.

The bug was allowing accesses to erroneously pass the
check_stack_access_within_bounds() checks, only to later crash in
check_stack_range_initialized() when all the possibly-affected stack
slots are iterated (this time with a correct max offset).
check_stack_range_initialized() is relying on
check_stack_access_within_bounds() for its accesses to the
stack-tracking vector to be within bounds; in the case of zero-sized
accesses, we were essentially only verifying that the lowest possible
slot was within bounds. We would crash when the max-offset of the stack
pointer was >= 0 (which shouldn't pass verification, and hopefully is
not something anyone's code attempts to do in practice).

Thanks Hao for reporting!

Fixes: 01f810ace9ed3 ("bpf: Allow variable-offset stack access")
Reported-by: Hao Sun <sunhao.th@gmail.com>
Signed-off-by: Andrei Matei <andreimatei1@gmail.com>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Eduard Zingerman <eddyz87@gmail.com>
Acked-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/bpf/20231207041150.229139-2-andreimatei1@gmail.com
Closes: https://lore.kernel.org/bpf/CACkBjsZGEUaRCHsmaX=h-efVogsRfK1FPxmkgb0Os_frnHiNdw@mail.gmail.com/

Merge branch 'allocate-bpf-trampoline-on-bpf_prog_pack'

Song Liu says:

====================
Allocate bpf trampoline on bpf_prog_pack

This set enables allocating bpf trampoline from bpf_prog_pack on x86. The
majority of this work, however, is the refactoring of trampoline code.
This is needed because we need to handle 4 archs and 2 users (trampoline
and struct_ops).

1/7 through 6/7 refactors trampoline code. A few helpers are added.
7/7 finally let bpf trampoline on x86 use bpf_prog_pack.

Changes in v7:
1. Use kvmalloc for rw_image in x86/arch_prepare_bpf_trampoline. (Alexei)
2. Add comment to explain why we cannot use kvmalloc in
   x86/arch_bpf_trampoline_size. (Alexei)

Changes in v6:
1. Rebase.
2. Add Acked-by and Tested-by from Jiri Olsa and Björn Töpel.

Changes in v5:
1. Adjust size of trampoline ksym. (Jiri)
2. Use "unsigned int size" arg in image management helpers.(Daniel)

Changes in v4:
1. Dropped 1/8 in v3, which is already merged in bpf-next.
2. Add Reviewed-by from Björn Töpel.

Changes in v3:
1. Fix bug in s390. (Thanks to Ilya Leoshkevich).
2. Fix build error in riscv. (kernel test robot).

Changes in v2:
1. Add missing changes in net/bpf/bpf_dummy_struct_ops.c.
2. Reduce one dry run in arch_prepare_bpf_trampoline. (Xu Kuohai)
3. Other small fixes.
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-1-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

x86, bpf: Use bpf_prog_pack for bpf trampoline

There are three major changes here:

1. Add arch_[alloc|free]_bpf_trampoline based on bpf_prog_pack;
2. Let arch_prepare_bpf_trampoline handle ROX input image, this requires
   arch_prepare_bpf_trampoline allocating a temporary RW buffer;
3. Update __arch_prepare_bpf_trampoline() to handle a RW buffer (rw_image)
   and a ROX buffer (image). This part is similar to the image/rw_image
   logic in bpf_int_jit_compile().

Signed-off-by: Song Liu <song@kernel.org>
Acked-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-8-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Use arch_bpf_trampoline_size

Instead of blindly allocating PAGE_SIZE for each trampoline, check the size
of the trampoline with arch_bpf_trampoline_size(). This size is saved in
bpf_tramp_image->size, and used for modmem charge/uncharge. The fallback
arch_alloc_bpf_trampoline() still allocates a whole page because we need to
use set_memory_* to protect the memory.

struct_ops trampoline still uses a whole page for multiple trampolines.

With this size check at caller (regular trampoline and struct_ops
trampoline), remove arch_bpf_trampoline_size() from
arch_prepare_bpf_trampoline() in archs.

Also, update bpf_image_ksym_add() to handle symbol of different sizes.

Signed-off-by: Song Liu <song@kernel.org>
Acked-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com> # on s390x
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Acked-by: Björn Töpel <bjorn@rivosinc.com>
Tested-by: Björn Töpel <bjorn@rivosinc.com> # on riscv
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-7-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add arch_bpf_trampoline_size()

This helper will be used to calculate the size of the trampoline before
allocating the memory.

arch_prepare_bpf_trampoline() for arm64 and riscv64 can use
arch_bpf_trampoline_size() to check the trampoline fits in the image.

OTOH, arch_prepare_bpf_trampoline() for s390 has to call the JIT process
twice, so it cannot use arch_bpf_trampoline_size().

Signed-off-by: Song Liu <song@kernel.org>
Acked-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com> # on s390x
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Acked-by: Björn Töpel <bjorn@rivosinc.com>
Tested-by: Björn Töpel <bjorn@rivosinc.com> # on riscv
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-6-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf, x86: Adjust arch_prepare_bpf_trampoline return value

x86's implementation of arch_prepare_bpf_trampoline() requires
BPF_INSN_SAFETY buffer space between end of program and image_end. OTOH,
the return value does not include BPF_INSN_SAFETY. This doesn't cause any
real issue at the moment. However, "image" of size retval is not enough for
arch_prepare_bpf_trampoline(). This will cause confusion when we introduce
a new helper arch_bpf_trampoline_size(). To avoid future confusion, adjust
the return value to include BPF_INSN_SAFETY.

Signed-off-by: Song Liu <song@kernel.org>
Acked-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-5-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Add helpers for trampoline image management

As BPF trampoline of different archs moves from bpf_jit_[alloc|free]_exec()
to bpf_prog_pack_[alloc|free](), we need to use different _alloc, _free for
different archs during the transition. Add the following helpers for this
transition:

void *arch_alloc_bpf_trampoline(unsigned int size);
void arch_free_bpf_trampoline(void *image, unsigned int size);
void arch_protect_bpf_trampoline(void *image, unsigned int size);
void arch_unprotect_bpf_trampoline(void *image, unsigned int size);

The fallback version of these helpers require size <= PAGE_SIZE, but they
are only called with size == PAGE_SIZE. They will be called with size <
PAGE_SIZE when arch_bpf_trampoline_size() helper is introduced later.

Signed-off-by: Song Liu <song@kernel.org>
Acked-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com> # on s390x
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-4-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Adjust argument names of arch_prepare_bpf_trampoline()

We are using "im" for "struct bpf_tramp_image" and "tr" for "struct
bpf_trampoline" in most of the code base. The only exception is the
prototype and fallback version of arch_prepare_bpf_trampoline(). Update
them to match the rest of the code base.

We mix "orig_call" and "func_addr" for the argument in different versions
of arch_prepare_bpf_trampoline(). s/orig_call/func_addr/g so they match.

Signed-off-by: Song Liu <song@kernel.org>
Acked-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com> # on s390x
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-3-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: Let bpf_prog_pack_free handle any pointer

Currently, bpf_prog_pack_free only can only free pointer to struct
bpf_binary_header, which is not flexible. Add a size argument to
bpf_prog_pack_free so that it can handle any pointer.

Signed-off-by: Song Liu <song@kernel.org>
Acked-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com>
Tested-by: Ilya Leoshkevich <iii@linux.ibm.com> # on s390x
Reviewed-by: Björn Töpel <bjorn@rivosinc.com>
Acked-by: Jiri Olsa <jolsa@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206224054.492250-2-song@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf: rename MAX_BPF_LINK_TYPE into __MAX_BPF_LINK_TYPE for consistency

To stay consistent with the naming pattern used for similar cases in BPF
UAPI (__MAX_BPF_ATTACH_TYPE, etc), rename MAX_BPF_LINK_TYPE into
__MAX_BPF_LINK_TYPE.

Also similar to MAX_BPF_ATTACH_TYPE and MAX_BPF_REG, add:

  #define MAX_BPF_LINK_TYPE __MAX_BPF_LINK_TYPE

Not all __MAX_xxx enums have such #define, so I'm not sure if we should
add it or not, but I figured I'll start with a completely backwards
compatible way, and we can drop that, if necessary.

Also adjust a selftest that used MAX_BPF_LINK_TYPE enum.

Suggested-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Acked-by: Yonghong Song <yonghong.song@linux.dev>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231206190920.1651226-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

Merge branch 'bpf-token-and-bpf-fs-based-delegation'

Andrii Nakryiko says:

====================
BPF token and BPF FS-based delegation

This patch set introduces an ability to delegate a subset of BPF subsystem
functionality from privileged system-wide daemon (e.g., systemd or any other
container manager) through special mount options for userns-bound BPF FS to
a *trusted* unprivileged application. Trust is the key here. This
functionality is not about allowing unconditional unprivileged BPF usage.
Establishing trust, though, is completely up to the discretion of respective
privileged application that would create and mount a BPF FS instance with
delegation enabled, as different production setups can and do achieve it
through a combination of different means (signing, LSM, code reviews, etc),
and it's undesirable and infeasible for kernel to enforce any particular way
of validating trustworthiness of particular process.

The main motivation for this work is a desire to enable containerized BPF
applications to be used together with user namespaces. This is currently
impossible, as CAP_BPF, required for BPF subsystem usage, cannot be namespaced
or sandboxed, as a general rule. E.g., tracing BPF programs, thanks to BPF
helpers like bpf_probe_read_kernel() and bpf_probe_read_user() can safely read
arbitrary memory, and it's impossible to ensure that they only read memory of
processes belonging to any given namespace. This means that it's impossible to
have a mechanically verifiable namespace-aware CAP_BPF capability, and as such
another mechanism to allow safe usage of BPF functionality is necessary.BPF FS
delegation mount options and BPF token derived from such BPF FS instance is
such a mechanism. Kernel makes no assumption about what "trusted" constitutes
in any particular case, and it's up to specific privileged applications and
their surrounding infrastructure to decide that. What kernel provides is a set
of APIs to setup and mount special BPF FS instanecs and derive BPF tokens from
it. BPF FS and BPF token are both bound to its owning userns and in such a way
are constrained inside intended container. Users can then pass BPF token FD to
privileged bpf() syscall commands, like BPF map creation and BPF program
loading, to perform such operations without having init userns privileged.

This version incorporates feedback and suggestions ([3]) received on v3 of
this patch set, and instead of allowing to create BPF tokens directly assuming
capable(CAP_SYS_ADMIN), we instead enhance BPF FS to accept a few new
delegation mount options. If these options are used and BPF FS itself is
properly created, set up, and mounted inside the user namespaced container,
user application is able to derive a BPF token object from BPF FS instance,
and pass that token to bpf() syscall. As explained in patch #3, BPF token
itself doesn't grant access to BPF functionality, but instead allows kernel to
do namespaced capabilities checks (ns_capable() vs capable()) for CAP_BPF,
CAP_PERFMON, CAP_NET_ADMIN, and CAP_SYS_ADMIN, as applicable. So it forms one
half of a puzzle and allows container managers and sys admins to have safe and
flexible configuration options: determining which containers get delegation of
BPF functionality through BPF FS, and then which applications within such
containers are allowed to perform bpf() commands, based on namespaces
capabilities.

Previous attempt at addressing this very same problem ([0]) attempted to
utilize authoritative LSM approach, but was conclusively rejected by upstream
LSM maintainers. BPF token concept is not changing anything about LSM
approach, but can be combined with LSM hooks for very fine-grained security
policy. Some ideas about making BPF token more convenient to use with LSM (in
particular custom BPF LSM programs) was briefly described in recent LSF/MM/BPF
2023 presentation ([1]). E.g., an ability to specify user-provided data
(context), which in combination with BPF LSM would allow implementing a very
dynamic and fine-granular custom security policies on top of BPF token. In the
interest of minimizing API surface area and discussions this was relegated to
follow up patches, as it's not essential to the fundamental concept of
delegatable BPF token.

It should be noted that BPF token is conceptually quite similar to the idea of
/dev/bpf device file, proposed by Song a while ago ([2]). The biggest
difference is the idea of using virtual anon_inode file to hold BPF token and
allowing multiple independent instances of them, each (potentially) with its
own set of restrictions. And also, crucially, BPF token approach is not using
any special stateful task-scoped flags. Instead, bpf() syscall accepts
token_fd parameters explicitly for each relevant BPF command. This addresses
main concerns brought up during the /dev/bpf discussion, and fits better with
overall BPF subsystem design.

This patch set adds a basic minimum of functionality to make BPF token idea
useful and to discuss API and functionality. Currently only low-level libbpf
APIs support creating and passing BPF token around, allowing to test kernel
functionality, but for the most part is not sufficient for real-world
applications, which typically use high-level libbpf APIs based on `struct
bpf_object` type. This was done with the intent to limit the size of patch set
and concentrate on mostly kernel-side changes. All the necessary plumbing for
libbpf will be sent as a separate follow up patch set kernel support makes it
upstream.

Another part that should happen once kernel-side BPF token is established, is
a set of conventions between applications (e.g., systemd), tools (e.g.,
bpftool), and libraries (e.g., libbpf) on exposing delegatable BPF FS
instance(s) at well-defined locations to allow applications take advantage of
this in automatic fashion without explicit code changes on BPF application's
side. But I'd like to postpone this discussion to after BPF token concept
lands.

  [0] https://lore.kernel.org/bpf/20230412043300.360803-1-andrii@kernel.org/
  [1] http://vger.kernel.org/bpfconf2023_material/Trusted_unprivileged_BPF_LSFMM2023.pdf
  [2] https://lore.kernel.org/bpf/20190627201923.2589391-2-songliubraving@fb.com/
  [3] https://lore.kernel.org/bpf/20230704-hochverdient-lehne-eeb9eeef785e@brauner/

v11->v12:
  - enforce exact userns match in bpf_token_capable() and
    bpf_token_allow_cmd() checks, for added strictness (Christian);
v10->v11:
  - fix BPF FS root check to disallow using bind-mounted subdirectory of BPF
    FS instance (Christian);
  - further restrict BPF_TOKEN_CREATE command to be executed from inside
    exactly the same user namespace as the one used to create BPF FS instance
    (Christian);
v9->v10:
  - slight adjustments in LSM parts (Paul);
  - setting delegate_xxx  options require capable(CAP_SYS_ADMIN) (Christian);
  - simplify BPF_TOKEN_CREATE UAPI by accepting BPF FS FD directly (Christian);
v8->v9:
  - fix issue in selftests due to sys/mount.h header (Jiri);
  - fix warning in doc comments in LSM hooks (kernel test robot);
v7->v8:
  - add bpf_token_allow_cmd and bpf_token_capable hooks (Paul);
  - inline bpf_token_alloc() into bpf_token_create() to prevent accidental
    divergence with security_bpf_token_create() hook (Paul);
v6->v7:
  - separate patches to refactor bpf_prog_alloc/bpf_map_alloc LSM hooks, as
    discussed with Paul, and now they also accept struct bpf_token;
  - added bpf_token_create/bpf_token_free to allow LSMs (SELinux,
    specifically) to set up security LSM blob (Paul);
  - last patch also wires bpf_security_struct setup by SELinux, similar to how
    it's done for BPF map/prog, though I'm not sure if that's enough, so worst
    case it's easy to drop this patch if more full fledged SELinux
    implementation will be done separately;
  - small fixes for issues caught by code reviews (Jiri, Hou);
  - fix for test_maps test that doesn't use LIBBPF_OPTS() macro (CI);
v5->v6:
  - fix possible use of uninitialized variable in selftests (CI);
  - don't use anon_inode, instead create one from BPF FS instance (Christian);
  - don't store bpf_token inside struct bpf_map, instead pass it explicitly to
    map_check_btf(). We do store bpf_token inside prog->aux, because it's used
    during verification and even can be checked during attach time for some
    program types;
  - LSM hooks are left intact pending the conclusion of discussion with Paul
    Moore; I'd prefer to do LSM-related changes as a follow up patch set
    anyways;
v4->v5:
  - add pre-patch unifying CAP_NET_ADMIN handling inside kernel/bpf/syscall.c
    (Paul Moore);
  - fix build warnings and errors in selftests and kernel, detected by CI and
    kernel test robot;
v3->v4:
  - add delegation mount options to BPF FS;
  - BPF token is derived from the instance of BPF FS and associates itself
    with BPF FS' owning userns;
  - BPF token doesn't grant BPF functionality directly, it just turns
    capable() checks into ns_capable() checks within BPF FS' owning user;
  - BPF token cannot be pinned;
v2->v3:
  - make BPF_TOKEN_CREATE pin created BPF token in BPF FS, and disallow
    BPF_OBJ_PIN for BPF token;
v1->v2:
  - fix build failures on Kconfig with CONFIG_BPF_SYSCALL unset;
  - drop BPF_F_TOKEN_UNKNOWN_* flags and simplify UAPI (Stanislav).
====================

Link: https://lore.kernel.org/r/20231130185229.2688956-1-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

bpf,selinux: allocate bpf_security_struct per BPF token

Utilize newly added bpf_token_create/bpf_token_free LSM hooks to
allocate struct bpf_security_struct for each BPF token object in
SELinux. This just follows similar pattern for BPF prog and map.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231130185229.2688956-18-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

selftests/bpf: add BPF token-enabled tests

Add a selftest that attempts to conceptually replicate intended BPF
token use cases inside user namespaced container.

Child process is forked. It is then put into its own userns and mountns.
Child creates BPF FS context object. This ensures child userns is
captured as the owning userns for this instance of BPF FS. Given setting
delegation mount options is privileged operation, we ensure that child
cannot set them.

This context is passed back to privileged parent process through Unix
socket, where parent sets up delegation options, creates, and mounts it
as a detached mount. This mount FD is passed back to the child to be
used for BPF token creation, which allows otherwise privileged BPF
operations to succeed inside userns.

We validate that all of token-enabled privileged commands (BPF_BTF_LOAD,
BPF_MAP_CREATE, and BPF_PROG_LOAD) work as intended. They should only
succeed inside the userns if a) BPF token is provided with proper
allowed sets of commands and types; and b) namespaces CAP_BPF and other
privileges are set. Lacking a) or b) should lead to -EPERM failures.

Based on suggested workflow by Christian Brauner ([0]).

  [0] https://lore.kernel.org/bpf/20230704-hochverdient-lehne-eeb9eeef785e@brauner/

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231130185229.2688956-17-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: add BPF token support to bpf_prog_load() API

Wire through token_fd into bpf_prog_load().

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231130185229.2688956-16-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: add BPF token support to bpf_btf_load() API

Allow user to specify token_fd for bpf_btf_load() API that wraps
kernel's BPF_BTF_LOAD command. This allows loading BTF from unprivileged
process as long as it has BPF token allowing BPF_BTF_LOAD command, which
can be created and delegated by privileged process.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231130185229.2688956-15-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>

libbpf: add BPF token support to bpf_map_create() API

Add ability to provide token_fd for BPF_MAP_CREATE command through
bpf_map_create() API.

Signed-off-by: Andrii Nakryiko <andrii@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20231130185229.2688956-14-andrii@kernel.org
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>