BPF_MAP_TYPE_DEVMAP 和 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH

注意

• BPF_MAP_TYPE_DEVMAP 在核心版本 4.14 中引入

• BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH 在核心版本 5.4 中引入

BPF_MAP_TYPE_DEVMAP 和 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH 是 BPF 對映，主要用作 XDP BPF 輔助呼叫 bpf_redirect_map() 的後端對映。BPF_MAP_TYPE_DEVMAP 由一個數組支援，該陣列使用鍵作為索引來查詢對網路裝置的引用。而 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH 由一個雜湊表支援，該雜湊表使用鍵來查詢對網路裝置的引用。使用者提供 <key/ ifindex> 或 <key/ struct bpf_devmap_val> 對來使用新的網路裝置更新對映。

注意

• 雜湊對映的鍵不必是 ifindex。

• 雖然 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH 允許密集地打包網路裝置，但代價是在執行查詢時需要對鍵進行雜湊處理。

設定和資料包排隊/傳送程式碼在兩種 devmap 型別之間共享；只有查詢和插入是不同的。

用法

核心 BPF

bpf_redirect_map()

long bpf_redirect_map(struct bpf_map *map, u32 key, u64 flags)

將資料包重定向到 map 中索引為 key 的端點引用的位置。對於 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP 和 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH，此對映包含對網路裝置的引用（用於透過其他埠轉發資料包）。

如果對映查詢失敗，則 *flags* 的低兩位用作返回值。這是為了使返回值可以是 XDP 程式返回程式碼之一，直到 XDP_TX，由呼叫者選擇。 可以將 flags 的高位設定為 BPF_F_BROADCAST 或 BPF_F_EXCLUDE_INGRESS，如下所述。

使用 BPF_F_BROADCAST，資料包將被廣播到對映中的所有介面，使用 BPF_F_EXCLUDE_INGRESS，入口介面將從廣播中排除。

注意

• 如果設定了 BPF_F_BROADCAST，則忽略鍵。

• 廣播功能也可用於實現多播轉發：只需建立多個 DEVMAP，每個 DEVMAP 對應一個多播組。

如果成功，此輔助函式將返回 XDP_REDIRECT，如果對映查詢失敗，則返回 flags 引數的低兩位的值。

有關重定向的更多資訊，請參見重定向

bpf_map_lookup_elem()

void *bpf_map_lookup_elem(struct bpf_map *map, const void *key)

可以使用 bpf_map_lookup_elem() 輔助函式檢索網路裝置條目。

使用者空間

注意

DEVMAP 條目只能從使用者空間更新/刪除，而不能從 eBPF 程式更新/刪除。嘗試從核心 eBPF 程式呼叫這些函式將導致程式載入失敗並出現驗證程式警告。

bpf_map_update_elem()

int bpf_map_update_elem(int fd, const void *key, const void *value, __u64 flags);

可以使用 bpf_map_update_elem() 輔助函式新增或更新網路裝置條目。此輔助函式以原子方式替換現有元素。對於向後相容性，value 引數可以是 struct bpf_devmap_val 或簡單的 int ifindex。

struct bpf_devmap_val {
    __u32 ifindex;   /* device index */
    union {
        int   fd;  /* prog fd on map write */
        __u32 id;  /* prog id on map read */
    } bpf_prog;
};

flags 引數可以是以下之一

• BPF_ANY：建立新元素或更新現有元素。

• BPF_NOEXIST：僅在新元素不存在時建立新元素。

• BPF_EXIST：更新現有元素。

DEVMAP 可以透過將 bpf_prog.fd 新增到 struct bpf_devmap_val 來將程式與裝置條目相關聯。程式在 XDP_REDIRECT 之後執行，並且可以訪問 Rx 裝置和 Tx 裝置。與 fd 關聯的程式必須具有 XDP 型別，並且預期附加型別為 xdp_devmap。當程式與裝置索引關聯時，程式將在 XDP_REDIRECT 上執行，並在將緩衝區新增到每個 CPU 佇列之前執行。有關如何附加/使用 xdp_devmap progs 的示例可以在核心 selftest 中找到

• tools/testing/selftests/bpf/prog_tests/xdp_devmap_attach.c

• tools/testing/selftests/bpf/progs/test_xdp_with_devmap_helpers.c

bpf_map_lookup_elem()

int bpf_map_lookup_elem(int fd, const void *key, void *value);

可以使用 bpf_map_lookup_elem() 輔助函式檢索網路裝置條目。

bpf_map_delete_elem()

int bpf_map_delete_elem(int fd, const void *key);

可以使用 bpf_map_delete_elem() 輔助函式刪除網路裝置條目。如果成功，此輔助函式將返回 0，如果失敗，則返回負錯誤。

示例

核心 BPF

以下程式碼片段顯示瞭如何宣告名為 tx_port 的 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP。

struct {
    __uint(type, BPF_MAP_TYPE_DEVMAP);
    __type(key, __u32);
    __type(value, __u32);
    __uint(max_entries, 256);
} tx_port SEC(".maps");

以下程式碼片段顯示瞭如何宣告名為 forward_map 的 BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH。

struct {
    __uint(type, BPF_MAP_TYPE_DEVMAP_HASH);
    __type(key, __u32);
    __type(value, struct bpf_devmap_val);
    __uint(max_entries, 32);
} forward_map SEC(".maps");

注意

上面 DEVMAP 中的值型別是 struct bpf_devmap_val

以下程式碼片段顯示了一個簡單的 xdp_redirect_map 程式。此程式將與一個使用者空間程式一起工作，該程式根據入口 ifindex 填充 devmap forward_map。 BPF 程式（如下）使用入口 ifindex 作為 key 重定向資料包。

SEC("xdp")
int xdp_redirect_map_func(struct xdp_md *ctx)
{
    int index = ctx->ingress_ifindex;

    return bpf_redirect_map(&forward_map, index, 0);
}

以下程式碼片段顯示了一個 BPF 程式，該程式將資料包廣播到 tx_port devmap 中的所有介面。

SEC("xdp")
int xdp_redirect_map_func(struct xdp_md *ctx)
{
    return bpf_redirect_map(&tx_port, 0, BPF_F_BROADCAST | BPF_F_EXCLUDE_INGRESS);
}

使用者空間

以下程式碼片段顯示瞭如何更新名為 tx_port 的 devmap。

int update_devmap(int ifindex, int redirect_ifindex)
{
    int ret;

    ret = bpf_map_update_elem(bpf_map__fd(tx_port), &ifindex, &redirect_ifindex, 0);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to update devmap_ value: %s\n",
            strerror(errno));
    }

    return ret;
}

以下程式碼片段顯示瞭如何更新名為 forward_map 的 hash_devmap。

int update_devmap(int ifindex, int redirect_ifindex)
{
    struct bpf_devmap_val devmap_val = { .ifindex = redirect_ifindex };
    int ret;

    ret = bpf_map_update_elem(bpf_map__fd(forward_map), &ifindex, &devmap_val, 0);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to update devmap_ value: %s\n",
            strerror(errno));
    }
    return ret;
}

參考

• https://lwn.net/Articles/728146/

• https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/bpf/bpf-next.git/commit/?id=6f9d451ab1a33728adb72d7ff66a7b374d665176

• https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/net/core/filter.c#L4106