Quelle  xdp_metadata.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
#include <test_progs.h>
#include <network_helpers.h>
#include "xdp_metadata.skel.h"
#include "xdp_metadata2.skel.h"
#include "xdp_metadata.h"
#include "xsk.h"

#include <bpf/btf.h>
#include <linux/errqueue.h>
#include <linux/if_link.h>
#include <linux/net_tstamp.h>
#include <netinet/udp.h>
#include <sys/mman.h>
#include <net/if.h>
#include <poll.h>

#define TX_NAME "veTX"
#define RX_NAME "veRX"

#define UDP_PAYLOAD_BYTES 4

#define UDP_SOURCE_PORT 1234
#define AF_XDP_CONSUMER_PORT 8080

#define UMEM_NUM 16
#define UMEM_FRAME_SIZE XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE
#define UMEM_SIZE (UMEM_FRAME_SIZE * UMEM_NUM)
#define XDP_FLAGS XDP_FLAGS_DRV_MODE
#define QUEUE_ID 0

#define TX_ADDR "10.0.0.1"
#define RX_ADDR "10.0.0.2"
#define PREFIX_LEN "8"
#define FAMILY AF_INET
#define TX_NETNS_NAME "xdp_metadata_tx"
#define RX_NETNS_NAME "xdp_metadata_rx"
#define TX_MAC "00:00:00:00:00:01"
#define RX_MAC "00:00:00:00:00:02"

#define VLAN_ID 59
#define VLAN_PROTO "802.1Q"
#define VLAN_PID htons(ETH_P_8021Q)
#define TX_NAME_VLAN TX_NAME "." TO_STR(VLAN_ID)

#define XDP_RSS_TYPE_L4 BIT(3)
#define VLAN_VID_MASK 0xfff

struct xsk {
 void *umem_area;
 struct xsk_umem *umem;
 struct xsk_ring_prod fill;
 struct xsk_ring_cons comp;
 struct xsk_ring_prod tx;
 struct xsk_ring_cons rx;
 struct xsk_socket *socket;
};

static int open_xsk(int ifindex, struct xsk *xsk)
{
 int mmap_flags = MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS | MAP_NORESERVE;
 const struct xsk_socket_config socket_config = {
  .rx_size = XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS,
  .tx_size = XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS,
  .bind_flags = XDP_COPY,
 };
 const struct xsk_umem_config umem_config = {
  .fill_size = XSK_RING_PROD__DEFAULT_NUM_DESCS,
  .comp_size = XSK_RING_CONS__DEFAULT_NUM_DESCS,
  .frame_size = XSK_UMEM__DEFAULT_FRAME_SIZE,
  .flags = XDP_UMEM_UNALIGNED_CHUNK_FLAG | XDP_UMEM_TX_SW_CSUM |
    XDP_UMEM_TX_METADATA_LEN,
  .tx_metadata_len = sizeof(struct xsk_tx_metadata),
 };
 __u32 idx;
 u64 addr;
 int ret;
 int i;

 xsk->umem_area = mmap(NULL, UMEM_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, mmap_flags, -1, 0);
 if (!ASSERT_NEQ(xsk->umem_area, MAP_FAILED, "mmap"))
  return -1;

 ret = xsk_umem__create(&xsk->umem,
          xsk->umem_area, UMEM_SIZE,
          &xsk->fill,
          &xsk->comp,
          &umem_config);
 if (!ASSERT_OK(ret, "xsk_umem__create"))
  return ret;

 ret = xsk_socket__create(&xsk->socket, ifindex, QUEUE_ID,
     xsk->umem,
     &xsk->rx,
     &xsk->tx,
     &socket_config);
 if (!ASSERT_OK(ret, "xsk_socket__create"))
  return ret;

 /* First half of umem is for TX. This way address matches 1-to-1
 * to the completion queue index.
 */

 for (i = 0; i < UMEM_NUM / 2; i++) {
  addr = i * UMEM_FRAME_SIZE;
  printf("%p: tx_desc[%d] -> %lx\n", xsk, i, addr);
 }

 /* Second half of umem is for RX. */

 ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->fill, UMEM_NUM / 2, &idx);
 if (!ASSERT_EQ(UMEM_NUM / 2, ret, "xsk_ring_prod__reserve"))
  return ret;
 if (!ASSERT_EQ(idx, 0, "fill idx != 0"))
  return -1;

 for (i = 0; i < UMEM_NUM / 2; i++) {
  addr = (UMEM_NUM / 2 + i) * UMEM_FRAME_SIZE;
  printf("%p: rx_desc[%d] -> %lx\n", xsk, i, addr);
  *xsk_ring_prod__fill_addr(&xsk->fill, i) = addr;
 }
 xsk_ring_prod__submit(&xsk->fill, ret);

 return 0;
}

static void close_xsk(struct xsk *xsk)
{
 if (xsk->umem)
  xsk_umem__delete(xsk->umem);
 if (xsk->socket)
  xsk_socket__delete(xsk->socket);
 munmap(xsk->umem_area, UMEM_SIZE);
}

static int generate_packet(struct xsk *xsk, __u16 dst_port)
{
 struct xsk_tx_metadata *meta;
 struct xdp_desc *tx_desc;
 struct udphdr *udph;
 struct ethhdr *eth;
 struct iphdr *iph;
 void *data;
 __u32 idx;
 int ret;

 ret = xsk_ring_prod__reserve(&xsk->tx, 1, &idx);
 if (!ASSERT_EQ(ret, 1, "xsk_ring_prod__reserve"))
  return -1;

 tx_desc = xsk_ring_prod__tx_desc(&xsk->tx, idx);
 tx_desc->addr = idx % (UMEM_NUM / 2) * UMEM_FRAME_SIZE + sizeof(struct xsk_tx_metadata);
 printf("%p: tx_desc[%u]->addr=%llx\n", xsk, idx, tx_desc->addr);
 data = xsk_umem__get_data(xsk->umem_area, tx_desc->addr);

 meta = data - sizeof(struct xsk_tx_metadata);
 memset(meta, 0, sizeof(*meta));
 meta->flags = XDP_TXMD_FLAGS_TIMESTAMP;

 eth = data;
 iph = (void *)(eth + 1);
 udph = (void *)(iph + 1);

 memcpy(eth->h_dest, "\x00\x00\x00\x00\x00\x02", ETH_ALEN);
 memcpy(eth->h_source, "\x00\x00\x00\x00\x00\x01", ETH_ALEN);
 eth->h_proto = htons(ETH_P_IP);

 iph->version = 0x4;
 iph->ihl = 0x5;
 iph->tos = 0x9;
 iph->tot_len = htons(sizeof(*iph) + sizeof(*udph) + UDP_PAYLOAD_BYTES);
 iph->id = 0;
 iph->frag_off = 0;
 iph->ttl = 0;
 iph->protocol = IPPROTO_UDP;
 ASSERT_EQ(inet_pton(FAMILY, TX_ADDR, &iph->saddr), 1, "inet_pton(TX_ADDR)");
 ASSERT_EQ(inet_pton(FAMILY, RX_ADDR, &iph->daddr), 1, "inet_pton(RX_ADDR)");
 iph->check = build_ip_csum(iph);

 udph->source = htons(UDP_SOURCE_PORT);
 udph->dest = htons(dst_port);
 udph->len = htons(sizeof(*udph) + UDP_PAYLOAD_BYTES);
 udph->check = ~csum_tcpudp_magic(iph->saddr, iph->daddr,
      ntohs(udph->len), IPPROTO_UDP, 0);

 memset(udph + 1, 0xAA, UDP_PAYLOAD_BYTES);

 meta->flags |= XDP_TXMD_FLAGS_CHECKSUM;
 meta->request.csum_start = sizeof(*eth) + sizeof(*iph);
 meta->request.csum_offset = offsetof(struct udphdr, check);

 tx_desc->len = sizeof(*eth) + sizeof(*iph) + sizeof(*udph) + UDP_PAYLOAD_BYTES;
 tx_desc->options |= XDP_TX_METADATA;
 xsk_ring_prod__submit(&xsk->tx, 1);

 ret = sendto(xsk_socket__fd(xsk->socket), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, 0);
 if (!ASSERT_GE(ret, 0, "sendto"))
  return ret;

 return 0;
}

static int generate_packet_inet(void)
{
 char udp_payload[UDP_PAYLOAD_BYTES];
 struct sockaddr_in rx_addr;
 int sock_fd, err = 0;

 /* Build a packet */
 memset(udp_payload, 0xAA, UDP_PAYLOAD_BYTES);
 rx_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(RX_ADDR);
 rx_addr.sin_family = AF_INET;
 rx_addr.sin_port = htons(AF_XDP_CONSUMER_PORT);

 sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
 if (!ASSERT_GE(sock_fd, 0, "socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)"))
  return sock_fd;

 err = sendto(sock_fd, udp_payload, UDP_PAYLOAD_BYTES, MSG_DONTWAIT,
       (void *)&rx_addr, sizeof(rx_addr));
 ASSERT_GE(err, 0, "sendto");

 close(sock_fd);
 return err;
}

static void complete_tx(struct xsk *xsk)
{
 struct xsk_tx_metadata *meta;
 __u64 addr;
 void *data;
 __u32 idx;

 if (ASSERT_EQ(xsk_ring_cons__peek(&xsk->comp, 1, &idx), 1, "xsk_ring_cons__peek")) {
  addr = *xsk_ring_cons__comp_addr(&xsk->comp, idx);

  printf("%p: complete tx idx=%u addr=%llx\n", xsk, idx, addr);

  data = xsk_umem__get_data(xsk->umem_area, addr);
  meta = data - sizeof(struct xsk_tx_metadata);

  ASSERT_NEQ(meta->completion.tx_timestamp, 0, "tx_timestamp");

  xsk_ring_cons__release(&xsk->comp, 1);
 }
}

static void refill_rx(struct xsk *xsk, __u64 addr)
{
 __u32 idx;

 if (ASSERT_EQ(xsk_ring_prod__reserve(&xsk->fill, 1, &idx), 1, "xsk_ring_prod__reserve")) {
  printf("%p: complete idx=%u addr=%llx\n", xsk, idx, addr);
  *xsk_ring_prod__fill_addr(&xsk->fill, idx) = addr;
  xsk_ring_prod__submit(&xsk->fill, 1);
 }
}

static int verify_xsk_metadata(struct xsk *xsk, bool sent_from_af_xdp)
{
 const struct xdp_desc *rx_desc;
 struct pollfd fds = {};
 struct xdp_meta *meta;
 struct udphdr *udph;
 struct ethhdr *eth;
 struct iphdr *iph;
 __u64 comp_addr;
 void *data;
 __u64 addr;
 __u32 idx = 0;
 int ret;

 ret = recvfrom(xsk_socket__fd(xsk->socket), NULL, 0, MSG_DONTWAIT, NULL, NULL);
 if (!ASSERT_EQ(ret, 0, "recvfrom"))
  return -1;

 fds.fd = xsk_socket__fd(xsk->socket);
 fds.events = POLLIN;

 ret = poll(&fds, 1, 1000);
 if (!ASSERT_GT(ret, 0, "poll"))
  return -1;

 ret = xsk_ring_cons__peek(&xsk->rx, 1, &idx);
 if (!ASSERT_EQ(ret, 1, "xsk_ring_cons__peek"))
  return -2;

 rx_desc = xsk_ring_cons__rx_desc(&xsk->rx, idx);
 comp_addr = xsk_umem__extract_addr(rx_desc->addr);
 addr = xsk_umem__add_offset_to_addr(rx_desc->addr);
 printf("%p: rx_desc[%u]->addr=%llx addr=%llx comp_addr=%llx\n",
        xsk, idx, rx_desc->addr, addr, comp_addr);
 data = xsk_umem__get_data(xsk->umem_area, addr);

 /* Make sure we got the packet offset correctly. */

 eth = data;
 ASSERT_EQ(eth->h_proto, htons(ETH_P_IP), "eth->h_proto");
 iph = (void *)(eth + 1);
 ASSERT_EQ((int)iph->version, 4, "iph->version");
 udph = (void *)(iph + 1);

 /* custom metadata */

 meta = data - sizeof(struct xdp_meta);

 if (!ASSERT_NEQ(meta->rx_timestamp, 0, "rx_timestamp"))
  return -1;

 if (!ASSERT_NEQ(meta->rx_hash, 0, "rx_hash"))
  return -1;

 if (!sent_from_af_xdp) {
  if (!ASSERT_NEQ(meta->rx_hash_type & XDP_RSS_TYPE_L4, 0, "rx_hash_type"))
   return -1;

  if (!ASSERT_EQ(meta->rx_vlan_tci & VLAN_VID_MASK, VLAN_ID, "rx_vlan_tci"))
   return -1;

  if (!ASSERT_EQ(meta->rx_vlan_proto, VLAN_PID, "rx_vlan_proto"))
   return -1;
  goto done;
 }

 ASSERT_EQ(meta->rx_hash_type, 0, "rx_hash_type");

 /* checksum offload */
 ASSERT_EQ(udph->check, htons(0x721c), "csum");

done:
 xsk_ring_cons__release(&xsk->rx, 1);
 refill_rx(xsk, comp_addr);

 return 0;
}

static void switch_ns_to_rx(struct nstoken **tok)
{
 close_netns(*tok);
 *tok = open_netns(RX_NETNS_NAME);
}

static void switch_ns_to_tx(struct nstoken **tok)
{
 close_netns(*tok);
 *tok = open_netns(TX_NETNS_NAME);
}

void test_xdp_metadata(void)
{
 struct xdp_metadata2 *bpf_obj2 = NULL;
 struct xdp_metadata *bpf_obj = NULL;
 struct bpf_program *new_prog, *prog;
 struct bpf_devmap_val devmap_e = {};
 struct bpf_map *prog_arr, *devmap;
 struct nstoken *tok = NULL;
 __u32 queue_id = QUEUE_ID;
 struct xsk tx_xsk = {};
 struct xsk rx_xsk = {};
 __u32 val, key = 0;
 int retries = 10;
 int rx_ifindex;
 int tx_ifindex;
 int sock_fd;
 int ret;

 /* Setup new networking namespaces, with a veth pair. */
 SYS(out, "ip netns add " TX_NETNS_NAME);
 SYS(out, "ip netns add " RX_NETNS_NAME);

 tok = open_netns(TX_NETNS_NAME);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns"))
  goto out;
 SYS(out, "ip link add numtxqueues 1 numrxqueues 1 " TX_NAME
     " type veth peer " RX_NAME " numtxqueues 1 numrxqueues 1");
 SYS(out, "ip link set " RX_NAME " netns " RX_NETNS_NAME);

 SYS(out, "ip link set dev " TX_NAME " address " TX_MAC);
 SYS(out, "ip link set dev " TX_NAME " up");

 SYS(out, "ip link add link " TX_NAME " " TX_NAME_VLAN
   " type vlan proto " VLAN_PROTO " id " TO_STR(VLAN_ID));
 SYS(out, "ip link set dev " TX_NAME_VLAN " up");
 SYS(out, "ip addr add " TX_ADDR "/" PREFIX_LEN " dev " TX_NAME_VLAN);

 /* Avoid ARP calls */
 SYS(out, "ip -4 neigh add " RX_ADDR " lladdr " RX_MAC " dev " TX_NAME_VLAN);

 switch_ns_to_rx(&tok);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns rx"))
  goto out;

 SYS(out, "ip link set dev " RX_NAME " address " RX_MAC);
 SYS(out, "ip link set dev " RX_NAME " up");
 SYS(out, "ip addr add " RX_ADDR "/" PREFIX_LEN " dev " RX_NAME);

 rx_ifindex = if_nametoindex(RX_NAME);

 /* Setup separate AF_XDP for RX interface. */

 ret = open_xsk(rx_ifindex, &rx_xsk);
 if (!ASSERT_OK(ret, "open_xsk(RX_NAME)"))
  goto out;

 bpf_obj = xdp_metadata__open();
 if (!ASSERT_OK_PTR(bpf_obj, "open skeleton"))
  goto out;

 prog = bpf_object__find_program_by_name(bpf_obj->obj, "rx");
 bpf_program__set_ifindex(prog, rx_ifindex);
 bpf_program__set_flags(prog, BPF_F_XDP_DEV_BOUND_ONLY);

 /* Make sure we can load a dev-bound program that performs
 * XDP_REDIRECT into a devmap.
 */
 new_prog = bpf_object__find_program_by_name(bpf_obj->obj, "redirect");
 bpf_program__set_ifindex(new_prog, rx_ifindex);
 bpf_program__set_flags(new_prog, BPF_F_XDP_DEV_BOUND_ONLY);

 if (!ASSERT_OK(xdp_metadata__load(bpf_obj), "load skeleton"))
  goto out;

 /* Make sure we can't add dev-bound programs to prog maps. */
 prog_arr = bpf_object__find_map_by_name(bpf_obj->obj, "prog_arr");
 if (!ASSERT_OK_PTR(prog_arr, "no prog_arr map"))
  goto out;

 val = bpf_program__fd(prog);
 if (!ASSERT_ERR(bpf_map__update_elem(prog_arr, &key, sizeof(key),
          &val, sizeof(val), BPF_ANY),
   "update prog_arr"))
  goto out;

 /* Make sure we can't add dev-bound programs to devmaps. */
 devmap = bpf_object__find_map_by_name(bpf_obj->obj, "dev_map");
 if (!ASSERT_OK_PTR(devmap, "no dev_map found"))
  goto out;

 devmap_e.bpf_prog.fd = val;
 if (!ASSERT_ERR(bpf_map__update_elem(devmap, &key, sizeof(key),
          &devmap_e, sizeof(devmap_e),
          BPF_ANY),
   "update dev_map"))
  goto out;

 /* Attach BPF program to RX interface. */

 ret = bpf_xdp_attach(rx_ifindex,
        bpf_program__fd(bpf_obj->progs.rx),
        XDP_FLAGS, NULL);
 if (!ASSERT_GE(ret, 0, "bpf_xdp_attach"))
  goto out;

 sock_fd = xsk_socket__fd(rx_xsk.socket);
 ret = bpf_map_update_elem(bpf_map__fd(bpf_obj->maps.xsk), &queue_id, &sock_fd, 0);
 if (!ASSERT_GE(ret, 0, "bpf_map_update_elem"))
  goto out;

 switch_ns_to_tx(&tok);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns tx"))
  goto out;

 /* Setup separate AF_XDP for TX interface nad send packet to the RX socket. */
 tx_ifindex = if_nametoindex(TX_NAME);
 ret = open_xsk(tx_ifindex, &tx_xsk);
 if (!ASSERT_OK(ret, "open_xsk(TX_NAME)"))
  goto out;

 if (!ASSERT_GE(generate_packet(&tx_xsk, AF_XDP_CONSUMER_PORT), 0,
         "generate AF_XDP_CONSUMER_PORT"))
  goto out;

 switch_ns_to_rx(&tok);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns rx"))
  goto out;

 /* Verify packet sent from AF_XDP has proper metadata. */
 if (!ASSERT_GE(verify_xsk_metadata(&rx_xsk, true), 0,
         "verify_xsk_metadata"))
  goto out;

 switch_ns_to_tx(&tok);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns tx"))
  goto out;
 complete_tx(&tx_xsk);

 /* Now check metadata of packet, generated with network stack */
 if (!ASSERT_GE(generate_packet_inet(), 0, "generate UDP packet"))
  goto out;

 switch_ns_to_rx(&tok);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns rx"))
  goto out;

 if (!ASSERT_GE(verify_xsk_metadata(&rx_xsk, false), 0,
         "verify_xsk_metadata"))
  goto out;

 /* Make sure freplace correctly picks up original bound device
 * and doesn't crash.
 */

 bpf_obj2 = xdp_metadata2__open();
 if (!ASSERT_OK_PTR(bpf_obj2, "open skeleton"))
  goto out;

 new_prog = bpf_object__find_program_by_name(bpf_obj2->obj, "freplace_rx");
 bpf_program__set_attach_target(new_prog, bpf_program__fd(prog), "rx");

 if (!ASSERT_OK(xdp_metadata2__load(bpf_obj2), "load freplace skeleton"))
  goto out;

 if (!ASSERT_OK(xdp_metadata2__attach(bpf_obj2), "attach freplace"))
  goto out;

 switch_ns_to_tx(&tok);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns tx"))
  goto out;

 /* Send packet to trigger . */
 if (!ASSERT_GE(generate_packet(&tx_xsk, AF_XDP_CONSUMER_PORT), 0,
         "generate freplace packet"))
  goto out;

 switch_ns_to_rx(&tok);
 if (!ASSERT_OK_PTR(tok, "setns rx"))
  goto out;

 while (!retries--) {
  if (bpf_obj2->bss->called)
   break;
  usleep(10);
 }
 ASSERT_GT(bpf_obj2->bss->called, 0, "not called");

out:
 close_xsk(&rx_xsk);
 close_xsk(&tx_xsk);
 xdp_metadata2__destroy(bpf_obj2);
 xdp_metadata__destroy(bpf_obj);
 if (tok)
  close_netns(tok);
 SYS_NOFAIL("ip netns del " RX_NETNS_NAME);
 SYS_NOFAIL("ip netns del " TX_NETNS_NAME);
}