kernel/bpf/inode.c

   1 /*
   2  * Minimal file system backend for holding eBPF maps and programs,
   3  * used by bpf(2) object pinning.
   4  *
   5  * Authors:
   6  *
   7  *      Daniel Borkmann <[email protected]>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  11  * version 2 as published by the Free Software Foundation.
  12  */
  13
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/magic.h>
  16 #include <linux/major.h>
  17 #include <linux/mount.h>
  18 #include <linux/namei.h>
  19 #include <linux/fs.h>
  20 #include <linux/kdev_t.h>
  21 #include <linux/parser.h>
  22 #include <linux/filter.h>
  23 #include <linux/bpf.h>
  24 #include <linux/bpf_trace.h>
  25
  26 enum bpf_type {
  27         BPF_TYPE_UNSPEC = 0,
  28         BPF_TYPE_PROG,
  29         BPF_TYPE_MAP,
  30 };
  31
  32 static void *bpf_any_get(void *raw, enum bpf_type type)
  33 {
  34         switch (type) {
  35         case BPF_TYPE_PROG:
  36                 raw = bpf_prog_inc(raw);
  37                 break;
  38         case BPF_TYPE_MAP:
  39                 raw = bpf_map_inc(raw, true);
  40                 break;
  41         default:
  42                 WARN_ON_ONCE(1);
  43                 break;
  44         }
  45
  46         return raw;
  47 }
  48
  49 static void bpf_any_put(void *raw, enum bpf_type type)
  50 {
  51         switch (type) {
  52         case BPF_TYPE_PROG:
  53                 bpf_prog_put(raw);
  54                 break;
  55         case BPF_TYPE_MAP:
  56                 bpf_map_put_with_uref(raw);
  57                 break;
  58         default:
  59                 WARN_ON_ONCE(1);
  60                 break;
  61         }
  62 }
  63
  64 static void *bpf_fd_probe_obj(u32 ufd, enum bpf_type *type)
  65 {
  66         void *raw;
  67
  68         *type = BPF_TYPE_MAP;
  69         raw = bpf_map_get_with_uref(ufd);
  70         if (IS_ERR(raw)) {
  71                 *type = BPF_TYPE_PROG;
  72                 raw = bpf_prog_get(ufd);
  73         }
  74
  75         return raw;
  76 }
  77
  78 static const struct inode_operations bpf_dir_iops;
  79
  80 static const struct inode_operations bpf_prog_iops = { };
  81 static const struct inode_operations bpf_map_iops  = { };
  82
  83 static struct inode *bpf_get_inode(struct super_block *sb,
  84                                    const struct inode *dir,
  85                                    umode_t mode)
  86 {
  87         struct inode *inode;
  88
  89         switch (mode & S_IFMT) {
  90         case S_IFDIR:
  91         case S_IFREG:
  92         case S_IFLNK:
  93                 break;
  94         default:
  95                 return ERR_PTR(-EINVAL);
  96         }
  97
  98         inode = new_inode(sb);
  99         if (!inode)
 100                 return ERR_PTR(-ENOSPC);
 101
 102         inode->i_ino = get_next_ino();
 103         inode->i_atime = current_time(inode);
 104         inode->i_mtime = inode->i_atime;
 105         inode->i_ctime = inode->i_atime;
 106
 107         inode_init_owner(inode, dir, mode);
 108
 109         return inode;
 110 }
 111
 112 static int bpf_inode_type(const struct inode *inode, enum bpf_type *type)
 113 {
 114         *type = BPF_TYPE_UNSPEC;
 115         if (inode->i_op == &bpf_prog_iops)
 116                 *type = BPF_TYPE_PROG;
 117         else if (inode->i_op == &bpf_map_iops)
 118                 *type = BPF_TYPE_MAP;
 119         else
 120                 return -EACCES;
 121
 122         return 0;
 123 }
 124
 125 static void bpf_dentry_finalize(struct dentry *dentry, struct inode *inode,
 126                                 struct inode *dir)
 127 {
 128         d_instantiate(dentry, inode);
 129         dget(dentry);
 130
 131         dir->i_mtime = current_time(dir);
 132         dir->i_ctime = dir->i_mtime;
 133 }
 134
 135 static int bpf_mkdir(struct inode *dir, struct dentry *dentry, umode_t mode)
 136 {
 137         struct inode *inode;
 138
 139         inode = bpf_get_inode(dir->i_sb, dir, mode | S_IFDIR);
 140         if (IS_ERR(inode))
 141                 return PTR_ERR(inode);
 142
 143         inode->i_op = &bpf_dir_iops;
 144         inode->i_fop = &simple_dir_operations;
 145
 146         inc_nlink(inode);
 147         inc_nlink(dir);
 148
 149         bpf_dentry_finalize(dentry, inode, dir);
 150         return 0;
 151 }
 152
 153 struct map_iter {
 154         void *key;
 155         bool done;
 156 };
 157
 158 static struct map_iter *map_iter(struct seq_file *m)
 159 {
 160         return m->private;
 161 }
 162
 163 static struct bpf_map *seq_file_to_map(struct seq_file *m)
 164 {
 165         return file_inode(m->file)->i_private;
 166 }
 167
 168 static void map_iter_free(struct map_iter *iter)
 169 {
 170         if (iter) {
 171                 kfree(iter->key);
 172                 kfree(iter);
 173         }
 174 }
 175
 176 static struct map_iter *map_iter_alloc(struct bpf_map *map)
 177 {
 178         struct map_iter *iter;
 179
 180         iter = kzalloc(sizeof(*iter), GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 181         if (!iter)
 182                 goto error;
 183
 184         iter->key = kzalloc(map->key_size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 185         if (!iter->key)
 186                 goto error;
 187
 188         return iter;
 189
 190 error:
 191         map_iter_free(iter);
 192         return NULL;
 193 }
 194
 195 static void *map_seq_next(struct seq_file *m, void *v, loff_t *pos)
 196 {
 197         struct bpf_map *map = seq_file_to_map(m);
 198         void *key = map_iter(m)->key;
 199         void *prev_key;
 200
 201         if (map_iter(m)->done)
 202                 return NULL;
 203
 204         if (unlikely(v == SEQ_START_TOKEN))
 205                 prev_key = NULL;
 206         else
 207                 prev_key = key;
 208
 209         if (map->ops->map_get_next_key(map, prev_key, key)) {
 210                 map_iter(m)->done = true;
 211                 return NULL;
 212         }
 213
 214         ++(*pos);
 215         return key;
 216 }
 217
 218 static void *map_seq_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
 219 {
 220         if (map_iter(m)->done)
 221                 return NULL;
 222
 223         return *pos ? map_iter(m)->key : SEQ_START_TOKEN;
 224 }
 225
 226 static void map_seq_stop(struct seq_file *m, void *v)
 227 {
 228 }
 229
 230 static int map_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
 231 {
 232         struct bpf_map *map = seq_file_to_map(m);
 233         void *key = map_iter(m)->key;
 234
 235         if (unlikely(v == SEQ_START_TOKEN)) {
 236                 seq_puts(m, "# WARNING!! The output is for debug purpose only\n");
 237                 seq_puts(m, "# WARNING!! The output format will change\n");
 238         } else {
 239                 map->ops->map_seq_show_elem(map, key, m);
 240         }
 241
 242         return 0;
 243 }
 244
 245 static const struct seq_operations bpffs_map_seq_ops = {
 246         .start  = map_seq_start,
 247         .next   = map_seq_next,
 248         .show   = map_seq_show,
 249         .stop   = map_seq_stop,
 250 };
 251
 252 static int bpffs_map_open(struct inode *inode, struct file *file)
 253 {
 254         struct bpf_map *map = inode->i_private;
 255         struct map_iter *iter;
 256         struct seq_file *m;
 257         int err;
 258
 259         iter = map_iter_alloc(map);
 260         if (!iter)
 261                 return -ENOMEM;
 262
 263         err = seq_open(file, &bpffs_map_seq_ops);
 264         if (err) {
 265                 map_iter_free(iter);
 266                 return err;
 267         }
 268
 269         m = file->private_data;
 270         m->private = iter;
 271
 272         return 0;
 273 }
 274
 275 static int bpffs_map_release(struct inode *inode, struct file *file)
 276 {
 277         struct seq_file *m = file->private_data;
 278
 279         map_iter_free(map_iter(m));
 280
 281         return seq_release(inode, file);
 282 }
 283
 284 /* bpffs_map_fops should only implement the basic
 285  * read operation for a BPF map.  The purpose is to
 286  * provide a simple user intuitive way to do
 287  * "cat bpffs/pathto/a-pinned-map".
 288  *
 289  * Other operations (e.g. write, lookup...) should be realized by
 290  * the userspace tools (e.g. bpftool) through the
 291  * BPF_OBJ_GET_INFO_BY_FD and the map's lookup/update
 292  * interface.
 293  */
 294 static const struct file_operations bpffs_map_fops = {
 295         .open           = bpffs_map_open,
 296         .read           = seq_read,
 297         .release        = bpffs_map_release,
 298 };
 299
 300 static int bpffs_obj_open(struct inode *inode, struct file *file)
 301 {
 302         return -EIO;
 303 }
 304
 305 static const struct file_operations bpffs_obj_fops = {
 306         .open           = bpffs_obj_open,
 307 };
 308
 309 static int bpf_mkobj_ops(struct dentry *dentry, umode_t mode, void *raw,
 310                          const struct inode_operations *iops,
 311                          const struct file_operations *fops)
 312 {
 313         struct inode *dir = dentry->d_parent->d_inode;
 314         struct inode *inode = bpf_get_inode(dir->i_sb, dir, mode);
 315         if (IS_ERR(inode))
 316                 return PTR_ERR(inode);
 317
 318         inode->i_op = iops;
 319         inode->i_fop = fops;
 320         inode->i_private = raw;
 321
 322         bpf_dentry_finalize(dentry, inode, dir);
 323         return 0;
 324 }
 325
 326 static int bpf_mkprog(struct dentry *dentry, umode_t mode, void *arg)
 327 {
 328         return bpf_mkobj_ops(dentry, mode, arg, &bpf_prog_iops,
 329                              &bpffs_obj_fops);
 330 }
 331
 332 static int bpf_mkmap(struct dentry *dentry, umode_t mode, void *arg)
 333 {
 334         struct bpf_map *map = arg;
 335
 336         return bpf_mkobj_ops(dentry, mode, arg, &bpf_map_iops,
 337                              bpf_map_support_seq_show(map) ?
 338                              &bpffs_map_fops : &bpffs_obj_fops);
 339 }
 340
 341 static struct dentry *
 342 bpf_lookup(struct inode *dir, struct dentry *dentry, unsigned flags)
 343 {
 344         /* Dots in names (e.g. "/sys/fs/bpf/foo.bar") are reserved for future
 345          * extensions.
 346          */
 347         if (strchr(dentry->d_name.name, '.'))
 348                 return ERR_PTR(-EPERM);
 349
 350         return simple_lookup(dir, dentry, flags);
 351 }
 352
 353 static int bpf_symlink(struct inode *dir, struct dentry *dentry,
 354                        const char *target)
 355 {
 356         char *link = kstrdup(target, GFP_USER | __GFP_NOWARN);
 357         struct inode *inode;
 358
 359         if (!link)
 360                 return -ENOMEM;
 361
 362         inode = bpf_get_inode(dir->i_sb, dir, S_IRWXUGO | S_IFLNK);
 363         if (IS_ERR(inode)) {
 364                 kfree(link);
 365                 return PTR_ERR(inode);
 366         }
 367
 368         inode->i_op = &simple_symlink_inode_operations;
 369         inode->i_link = link;
 370
 371         bpf_dentry_finalize(dentry, inode, dir);
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 static const struct inode_operations bpf_dir_iops = {
 376         .lookup         = bpf_lookup,
 377         .mkdir          = bpf_mkdir,
 378         .symlink        = bpf_symlink,
 379         .rmdir          = simple_rmdir,
 380         .rename         = simple_rename,
 381         .link           = simple_link,
 382         .unlink         = simple_unlink,
 383 };
 384
 385 static int bpf_obj_do_pin(const struct filename *pathname, void *raw,
 386                           enum bpf_type type)
 387 {
 388         struct dentry *dentry;
 389         struct inode *dir;
 390         struct path path;
 391         umode_t mode;
 392         int ret;
 393
 394         dentry = kern_path_create(AT_FDCWD, pathname->name, &path, 0);
 395         if (IS_ERR(dentry))
 396                 return PTR_ERR(dentry);
 397
 398         mode = S_IFREG | ((S_IRUSR | S_IWUSR) & ~current_umask());
 399
 400         ret = security_path_mknod(&path, dentry, mode, 0);
 401         if (ret)
 402                 goto out;
 403
 404         dir = d_inode(path.dentry);
 405         if (dir->i_op != &bpf_dir_iops) {
 406                 ret = -EPERM;
 407                 goto out;
 408         }
 409
 410         switch (type) {
 411         case BPF_TYPE_PROG:
 412                 ret = vfs_mkobj(dentry, mode, bpf_mkprog, raw);
 413                 break;
 414         case BPF_TYPE_MAP:
 415                 ret = vfs_mkobj(dentry, mode, bpf_mkmap, raw);
 416                 break;
 417         default:
 418                 ret = -EPERM;
 419         }
 420 out:
 421         done_path_create(&path, dentry);
 422         return ret;
 423 }
 424
 425 int bpf_obj_pin_user(u32 ufd, const char __user *pathname)
 426 {
 427         struct filename *pname;
 428         enum bpf_type type;
 429         void *raw;
 430         int ret;
 431
 432         pname = getname(pathname);
 433         if (IS_ERR(pname))
 434                 return PTR_ERR(pname);
 435
 436         raw = bpf_fd_probe_obj(ufd, &type);
 437         if (IS_ERR(raw)) {
 438                 ret = PTR_ERR(raw);
 439                 goto out;
 440         }
 441
 442         ret = bpf_obj_do_pin(pname, raw, type);
 443         if (ret != 0)
 444                 bpf_any_put(raw, type);
 445 out:
 446         putname(pname);
 447         return ret;
 448 }
 449
 450 static void *bpf_obj_do_get(const struct filename *pathname,
 451                             enum bpf_type *type, int flags)
 452 {
 453         struct inode *inode;
 454         struct path path;
 455         void *raw;
 456         int ret;
 457
 458         ret = kern_path(pathname->name, LOOKUP_FOLLOW, &path);
 459         if (ret)
 460                 return ERR_PTR(ret);
 461
 462         inode = d_backing_inode(path.dentry);
 463         ret = inode_permission(inode, ACC_MODE(flags));
 464         if (ret)
 465                 goto out;
 466
 467         ret = bpf_inode_type(inode, type);
 468         if (ret)
 469                 goto out;
 470
 471         raw = bpf_any_get(inode->i_private, *type);
 472         if (!IS_ERR(raw))
 473                 touch_atime(&path);
 474
 475         path_put(&path);
 476         return raw;
 477 out:
 478         path_put(&path);
 479         return ERR_PTR(ret);
 480 }
 481
 482 int bpf_obj_get_user(const char __user *pathname, int flags)
 483 {
 484         enum bpf_type type = BPF_TYPE_UNSPEC;
 485         struct filename *pname;
 486         int ret = -ENOENT;
 487         int f_flags;
 488         void *raw;
 489
 490         f_flags = bpf_get_file_flag(flags);
 491         if (f_flags < 0)
 492                 return f_flags;
 493
 494         pname = getname(pathname);
 495         if (IS_ERR(pname))
 496                 return PTR_ERR(pname);
 497
 498         raw = bpf_obj_do_get(pname, &type, f_flags);
 499         if (IS_ERR(raw)) {
 500                 ret = PTR_ERR(raw);
 501                 goto out;
 502         }
 503
 504         if (type == BPF_TYPE_PROG)
 505                 ret = bpf_prog_new_fd(raw);
 506         else if (type == BPF_TYPE_MAP)
 507                 ret = bpf_map_new_fd(raw, f_flags);
 508         else
 509                 goto out;
 510
 511         if (ret < 0)
 512                 bpf_any_put(raw, type);
 513 out:
 514         putname(pname);
 515         return ret;
 516 }
 517
 518 static struct bpf_prog *__get_prog_inode(struct inode *inode, enum bpf_prog_type type)
 519 {
 520         struct bpf_prog *prog;
 521         int ret = inode_permission(inode, MAY_READ | MAY_WRITE);
 522         if (ret)
 523                 return ERR_PTR(ret);
 524
 525         if (inode->i_op == &bpf_map_iops)
 526                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 527         if (inode->i_op != &bpf_prog_iops)
 528                 return ERR_PTR(-EACCES);
 529
 530         prog = inode->i_private;
 531
 532         ret = security_bpf_prog(prog);
 533         if (ret < 0)
 534                 return ERR_PTR(ret);
 535
 536         if (!bpf_prog_get_ok(prog, &type, false))
 537                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 538
 539         return bpf_prog_inc(prog);
 540 }
 541
 542 struct bpf_prog *bpf_prog_get_type_path(const char *name, enum bpf_prog_type type)
 543 {
 544         struct bpf_prog *prog;
 545         struct path path;
 546         int ret = kern_path(name, LOOKUP_FOLLOW, &path);
 547         if (ret)
 548                 return ERR_PTR(ret);
 549         prog = __get_prog_inode(d_backing_inode(path.dentry), type);
 550         if (!IS_ERR(prog))
 551                 touch_atime(&path);
 552         path_put(&path);
 553         return prog;
 554 }
 555 EXPORT_SYMBOL(bpf_prog_get_type_path);
 556
 557 static void bpf_evict_inode(struct inode *inode)
 558 {
 559         enum bpf_type type;
 560
 561         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 562         clear_inode(inode);
 563
 564         if (S_ISLNK(inode->i_mode))
 565                 kfree(inode->i_link);
 566         if (!bpf_inode_type(inode, &type))
 567                 bpf_any_put(inode->i_private, type);
 568 }
 569
 570 /*
 571  * Display the mount options in /proc/mounts.
 572  */
 573 static int bpf_show_options(struct seq_file *m, struct dentry *root)
 574 {
 575         umode_t mode = d_inode(root)->i_mode & S_IALLUGO & ~S_ISVTX;
 576
 577         if (mode != S_IRWXUGO)
 578                 seq_printf(m, ",mode=%o", mode);
 579         return 0;
 580 }
 581
 582 static const struct super_operations bpf_super_ops = {
 583         .statfs         = simple_statfs,
 584         .drop_inode     = generic_delete_inode,
 585         .show_options   = bpf_show_options,
 586         .evict_inode    = bpf_evict_inode,
 587 };
 588
 589 enum {
 590         OPT_MODE,
 591         OPT_ERR,
 592 };
 593
 594 static const match_table_t bpf_mount_tokens = {
 595         { OPT_MODE, "mode=%o" },
 596         { OPT_ERR, NULL },
 597 };
 598
 599 struct bpf_mount_opts {
 600         umode_t mode;
 601 };
 602
 603 static int bpf_parse_options(char *data, struct bpf_mount_opts *opts)
 604 {
 605         substring_t args[MAX_OPT_ARGS];
 606         int option, token;
 607         char *ptr;
 608
 609         opts->mode = S_IRWXUGO;
 610
 611         while ((ptr = strsep(&data, ",")) != NULL) {
 612                 if (!*ptr)
 613                         continue;
 614
 615                 token = match_token(ptr, bpf_mount_tokens, args);
 616                 switch (token) {
 617                 case OPT_MODE:
 618                         if (match_octal(&args[0], &option))
 619                                 return -EINVAL;
 620                         opts->mode = option & S_IALLUGO;
 621                         break;
 622                 /* We might like to report bad mount options here, but
 623                  * traditionally we've ignored all mount options, so we'd
 624                  * better continue to ignore non-existing options for bpf.
 625                  */
 626                 }
 627         }
 628
 629         return 0;
 630 }
 631
 632 static int bpf_fill_super(struct super_block *sb, void *data, int silent)
 633 {
 634         static const struct tree_descr bpf_rfiles[] = { { "" } };
 635         struct bpf_mount_opts opts;
 636         struct inode *inode;
 637         int ret;
 638
 639         ret = bpf_parse_options(data, &opts);
 640         if (ret)
 641                 return ret;
 642
 643         ret = simple_fill_super(sb, BPF_FS_MAGIC, bpf_rfiles);
 644         if (ret)
 645                 return ret;
 646
 647         sb->s_op = &bpf_super_ops;
 648
 649         inode = sb->s_root->d_inode;
 650         inode->i_op = &bpf_dir_iops;
 651         inode->i_mode &= ~S_IALLUGO;
 652         inode->i_mode |= S_ISVTX | opts.mode;
 653
 654         return 0;
 655 }
 656
 657 static struct dentry *bpf_mount(struct file_system_type *type, int flags,
 658                                 const char *dev_name, void *data)
 659 {
 660         return mount_nodev(type, flags, data, bpf_fill_super);
 661 }
 662
 663 static struct file_system_type bpf_fs_type = {
 664         .owner          = THIS_MODULE,
 665         .name           = "bpf",
 666         .mount          = bpf_mount,
 667         .kill_sb        = kill_litter_super,
 668 };
 669
 670 static int __init bpf_init(void)
 671 {
 672         int ret;
 673
 674         ret = sysfs_create_mount_point(fs_kobj, "bpf");
 675         if (ret)
 676                 return ret;
 677
 678         ret = register_filesystem(&bpf_fs_type);
 679         if (ret)
 680                 sysfs_remove_mount_point(fs_kobj, "bpf");
 681
 682         return ret;
 683 }
 684 fs_initcall(bpf_init);