]> git.proxmox.com Git - mirror_ubuntu-hirsute-kernel.git/commit - kernel/bpf/verifier.c
bpf: introduce bpf_spin_lock
authorAlexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Thu, 31 Jan 2019 23:40:04 +0000 (15:40 -0800)
committerDaniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
Fri, 1 Feb 2019 19:55:38 +0000 (20:55 +0100)
commitd83525ca62cf8ebe3271d14c36fb900c294274a2
tree14c11f7a76bf1d9778eaa29a37d734818f02e2e0
parent1832f4ef5867fd3898d8a6c6c1978b75d76fc246
bpf: introduce bpf_spin_lock

Introduce 'struct bpf_spin_lock' and bpf_spin_lock/unlock() helpers to let
bpf program serialize access to other variables.

Example:
struct hash_elem {
    int cnt;
    struct bpf_spin_lock lock;
};
struct hash_elem * val = bpf_map_lookup_elem(&hash_map, &key);
if (val) {
    bpf_spin_lock(&val->lock);
    val->cnt++;
    bpf_spin_unlock(&val->lock);
}

Restrictions and safety checks:
- bpf_spin_lock is only allowed inside HASH and ARRAY maps.
- BTF description of the map is mandatory for safety analysis.
- bpf program can take one bpf_spin_lock at a time, since two or more can
  cause dead locks.
- only one 'struct bpf_spin_lock' is allowed per map element.
  It drastically simplifies implementation yet allows bpf program to use
  any number of bpf_spin_locks.
- when bpf_spin_lock is taken the calls (either bpf2bpf or helpers) are not allowed.
- bpf program must bpf_spin_unlock() before return.
- bpf program can access 'struct bpf_spin_lock' only via
  bpf_spin_lock()/bpf_spin_unlock() helpers.
- load/store into 'struct bpf_spin_lock lock;' field is not allowed.
- to use bpf_spin_lock() helper the BTF description of map value must be
  a struct and have 'struct bpf_spin_lock anyname;' field at the top level.
  Nested lock inside another struct is not allowed.
- syscall map_lookup doesn't copy bpf_spin_lock field to user space.
- syscall map_update and program map_update do not update bpf_spin_lock field.
- bpf_spin_lock cannot be on the stack or inside networking packet.
  bpf_spin_lock can only be inside HASH or ARRAY map value.
- bpf_spin_lock is available to root only and to all program types.
- bpf_spin_lock is not allowed in inner maps of map-in-map.
- ld_abs is not allowed inside spin_lock-ed region.
- tracing progs and socket filter progs cannot use bpf_spin_lock due to
  insufficient preemption checks

Implementation details:
- cgroup-bpf class of programs can nest with xdp/tc programs.
  Hence bpf_spin_lock is equivalent to spin_lock_irqsave.
  Other solutions to avoid nested bpf_spin_lock are possible.
  Like making sure that all networking progs run with softirq disabled.
  spin_lock_irqsave is the simplest and doesn't add overhead to the
  programs that don't use it.
- arch_spinlock_t is used when its implemented as queued_spin_lock
- archs can force their own arch_spinlock_t
- on architectures where queued_spin_lock is not available and
  sizeof(arch_spinlock_t) != sizeof(__u32) trivial lock is used.
- presence of bpf_spin_lock inside map value could have been indicated via
  extra flag during map_create, but specifying it via BTF is cleaner.
  It provides introspection for map key/value and reduces user mistakes.

Next steps:
- allow bpf_spin_lock in other map types (like cgroup local storage)
- introduce BPF_F_LOCK flag for bpf_map_update() syscall and helper
  to request kernel to grab bpf_spin_lock before rewriting the value.
  That will serialize access to map elements.

Acked-by: Peter Zijlstra (Intel) <peterz@infradead.org>
Signed-off-by: Alexei Starovoitov <ast@kernel.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <daniel@iogearbox.net>
14 files changed:
include/linux/bpf.h
include/linux/bpf_verifier.h
include/linux/btf.h
include/uapi/linux/bpf.h
kernel/Kconfig.locks
kernel/bpf/arraymap.c
kernel/bpf/btf.c
kernel/bpf/core.c
kernel/bpf/hashtab.c
kernel/bpf/helpers.c
kernel/bpf/map_in_map.c
kernel/bpf/syscall.c
kernel/bpf/verifier.c
net/core/filter.c