Pileus Git - ~andy/linux/blob - drivers/net/vxlan.c

   1 /*
   2  * VXLAN: Virtual eXtensiable Local Area Network
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012 Vyatta Inc.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * TODO
  11  *  - use IANA UDP port number (when defined)
  12  *  - IPv6 (not in RFC)
  13  */
  14
  15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  16
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/module.h>
  20 #include <linux/errno.h>
  21 #include <linux/slab.h>
  22 #include <linux/skbuff.h>
  23 #include <linux/rculist.h>
  24 #include <linux/netdevice.h>
  25 #include <linux/in.h>
  26 #include <linux/ip.h>
  27 #include <linux/udp.h>
  28 #include <linux/igmp.h>
  29 #include <linux/etherdevice.h>
  30 #include <linux/if_ether.h>
  31 #include <linux/version.h>
  32 #include <linux/hash.h>
  33 #include <net/ip.h>
  34 #include <net/icmp.h>
  35 #include <net/udp.h>
  36 #include <net/rtnetlink.h>
  37 #include <net/route.h>
  38 #include <net/dsfield.h>
  39 #include <net/inet_ecn.h>
  40 #include <net/net_namespace.h>
  41 #include <net/netns/generic.h>
  42
  43 #define VXLAN_VERSION   "0.1"
  44
  45 #define VNI_HASH_BITS   10
  46 #define VNI_HASH_SIZE   (1<<VNI_HASH_BITS)
  47 #define FDB_HASH_BITS   8
  48 #define FDB_HASH_SIZE   (1<<FDB_HASH_BITS)
  49 #define FDB_AGE_DEFAULT 300 /* 5 min */
  50 #define FDB_AGE_INTERVAL (10 * HZ)      /* rescan interval */
  51
  52 #define VXLAN_N_VID     (1u << 24)
  53 #define VXLAN_VID_MASK  (VXLAN_N_VID - 1)
  54 /* VLAN + IP header + UDP + VXLAN */
  55 #define VXLAN_HEADROOM (4 + 20 + 8 + 8)
  56
  57 #define VXLAN_FLAGS 0x08000000  /* struct vxlanhdr.vx_flags required value. */
  58
  59 /* VXLAN protocol header */
  60 struct vxlanhdr {
  61         __be32 vx_flags;
  62         __be32 vx_vni;
  63 };
  64
  65 /* UDP port for VXLAN traffic. */
  66 static unsigned int vxlan_port __read_mostly = 8472;
  67 module_param_named(udp_port, vxlan_port, uint, 0444);
  68 MODULE_PARM_DESC(udp_port, "Destination UDP port");
  69
  70 static bool log_ecn_error = true;
  71 module_param(log_ecn_error, bool, 0644);
  72 MODULE_PARM_DESC(log_ecn_error, "Log packets received with corrupted ECN");
  73
  74 /* per-net private data for this module */
  75 static unsigned int vxlan_net_id;
  76 struct vxlan_net {
  77         struct socket     *sock;        /* UDP encap socket */
  78         struct hlist_head vni_list[VNI_HASH_SIZE];
  79 };
  80
  81 /* Forwarding table entry */
  82 struct vxlan_fdb {
  83         struct hlist_node hlist;        /* linked list of entries */
  84         struct rcu_head   rcu;
  85         unsigned long     updated;      /* jiffies */
  86         unsigned long     used;
  87         __be32            remote_ip;
  88         u16               state;        /* see ndm_state */
  89         u8                eth_addr[ETH_ALEN];
  90 };
  91
  92 /* Per-cpu network traffic stats */
  93 struct vxlan_stats {
  94         u64                     rx_packets;
  95         u64                     rx_bytes;
  96         u64                     tx_packets;
  97         u64                     tx_bytes;
  98         struct u64_stats_sync   syncp;
  99 };
 100
 101 /* Pseudo network device */
 102 struct vxlan_dev {
 103         struct hlist_node hlist;
 104         struct net_device *dev;
 105         struct vxlan_stats __percpu *stats;
 106         __u32             vni;          /* virtual network id */
 107         __be32            gaddr;        /* multicast group */
 108         __be32            saddr;        /* source address */
 109         unsigned int      link;         /* link to multicast over */
 110         __u8              tos;          /* TOS override */
 111         __u8              ttl;
 112         bool              learn;
 113
 114         unsigned long     age_interval;
 115         struct timer_list age_timer;
 116         spinlock_t        hash_lock;
 117         unsigned int      addrcnt;
 118         unsigned int      addrmax;
 119         unsigned int      addrexceeded;
 120
 121         struct hlist_head fdb_head[FDB_HASH_SIZE];
 122 };
 123
 124 /* salt for hash table */
 125 static u32 vxlan_salt __read_mostly;
 126
 127 static inline struct hlist_head *vni_head(struct net *net, u32 id)
 128 {
 129         struct vxlan_net *vn = net_generic(net, vxlan_net_id);
 130
 131         return &vn->vni_list[hash_32(id, VNI_HASH_BITS)];
 132 }
 133
 134 /* Look up VNI in a per net namespace table */
 135 static struct vxlan_dev *vxlan_find_vni(struct net *net, u32 id)
 136 {
 137         struct vxlan_dev *vxlan;
 138         struct hlist_node *node;
 139
 140         hlist_for_each_entry_rcu(vxlan, node, vni_head(net, id), hlist) {
 141                 if (vxlan->vni == id)
 142                         return vxlan;
 143         }
 144
 145         return NULL;
 146 }
 147
 148 /* Fill in neighbour message in skbuff. */
 149 static int vxlan_fdb_info(struct sk_buff *skb, struct vxlan_dev *vxlan,
 150                            const struct vxlan_fdb *fdb,
 151                            u32 portid, u32 seq, int type, unsigned int flags)
 152 {
 153         unsigned long now = jiffies;
 154         struct nda_cacheinfo ci;
 155         struct nlmsghdr *nlh;
 156         struct ndmsg *ndm;
 157
 158         nlh = nlmsg_put(skb, portid, seq, type, sizeof(*ndm), flags);
 159         if (nlh == NULL)
 160                 return -EMSGSIZE;
 161
 162         ndm = nlmsg_data(nlh);
 163         memset(ndm, 0, sizeof(*ndm));
 164         ndm->ndm_family = AF_BRIDGE;
 165         ndm->ndm_state = fdb->state;
 166         ndm->ndm_ifindex = vxlan->dev->ifindex;
 167         ndm->ndm_flags = NTF_SELF;
 168         ndm->ndm_type = NDA_DST;
 169
 170         if (nla_put(skb, NDA_LLADDR, ETH_ALEN, &fdb->eth_addr))
 171                 goto nla_put_failure;
 172
 173         if (nla_put_be32(skb, NDA_DST, fdb->remote_ip))
 174                 goto nla_put_failure;
 175
 176         ci.ndm_used      = jiffies_to_clock_t(now - fdb->used);
 177         ci.ndm_confirmed = 0;
 178         ci.ndm_updated   = jiffies_to_clock_t(now - fdb->updated);
 179         ci.ndm_refcnt    = 0;
 180
 181         if (nla_put(skb, NDA_CACHEINFO, sizeof(ci), &ci))
 182                 goto nla_put_failure;
 183
 184         return nlmsg_end(skb, nlh);
 185
 186 nla_put_failure:
 187         nlmsg_cancel(skb, nlh);
 188         return -EMSGSIZE;
 189 }
 190
 191 static inline size_t vxlan_nlmsg_size(void)
 192 {
 193         return NLMSG_ALIGN(sizeof(struct ndmsg))
 194                 + nla_total_size(ETH_ALEN) /* NDA_LLADDR */
 195                 + nla_total_size(sizeof(__be32)) /* NDA_DST */
 196                 + nla_total_size(sizeof(struct nda_cacheinfo));
 197 }
 198
 199 static void vxlan_fdb_notify(struct vxlan_dev *vxlan,
 200                              const struct vxlan_fdb *fdb, int type)
 201 {
 202         struct net *net = dev_net(vxlan->dev);
 203         struct sk_buff *skb;
 204         int err = -ENOBUFS;
 205
 206         skb = nlmsg_new(vxlan_nlmsg_size(), GFP_ATOMIC);
 207         if (skb == NULL)
 208                 goto errout;
 209
 210         err = vxlan_fdb_info(skb, vxlan, fdb, 0, 0, type, 0);
 211         if (err < 0) {
 212                 /* -EMSGSIZE implies BUG in vxlan_nlmsg_size() */
 213                 WARN_ON(err == -EMSGSIZE);
 214                 kfree_skb(skb);
 215                 goto errout;
 216         }
 217
 218         rtnl_notify(skb, net, 0, RTNLGRP_NEIGH, NULL, GFP_ATOMIC);
 219         return;
 220 errout:
 221         if (err < 0)
 222                 rtnl_set_sk_err(net, RTNLGRP_NEIGH, err);
 223 }
 224
 225 /* Hash Ethernet address */
 226 static u32 eth_hash(const unsigned char *addr)
 227 {
 228         u64 value = get_unaligned((u64 *)addr);
 229
 230         /* only want 6 bytes */
 231 #ifdef __BIG_ENDIAN
 232         value <<= 16;
 233 #else
 234         value >>= 16;
 235 #endif
 236         return hash_64(value, FDB_HASH_BITS);
 237 }
 238
 239 /* Hash chain to use given mac address */
 240 static inline struct hlist_head *vxlan_fdb_head(struct vxlan_dev *vxlan,
 241                                                 const u8 *mac)
 242 {
 243         return &vxlan->fdb_head[eth_hash(mac)];
 244 }
 245
 246 /* Look up Ethernet address in forwarding table */
 247 static struct vxlan_fdb *vxlan_find_mac(struct vxlan_dev *vxlan,
 248                                         const u8 *mac)
 249
 250 {
 251         struct hlist_head *head = vxlan_fdb_head(vxlan, mac);
 252         struct vxlan_fdb *f;
 253         struct hlist_node *node;
 254
 255         hlist_for_each_entry_rcu(f, node, head, hlist) {
 256                 if (compare_ether_addr(mac, f->eth_addr) == 0)
 257                         return f;
 258         }
 259
 260         return NULL;
 261 }
 262
 263 /* Add new entry to forwarding table -- assumes lock held */
 264 static int vxlan_fdb_create(struct vxlan_dev *vxlan,
 265                             const u8 *mac, __be32 ip,
 266                             __u16 state, __u16 flags)
 267 {
 268         struct vxlan_fdb *f;
 269         int notify = 0;
 270
 271         f = vxlan_find_mac(vxlan, mac);
 272         if (f) {
 273                 if (flags & NLM_F_EXCL) {
 274                         netdev_dbg(vxlan->dev,
 275                                    "lost race to create %pM\n", mac);
 276                         return -EEXIST;
 277                 }
 278                 if (f->state != state) {
 279                         f->state = state;
 280                         f->updated = jiffies;
 281                         notify = 1;
 282                 }
 283         } else {
 284                 if (!(flags & NLM_F_CREATE))
 285                         return -ENOENT;
 286
 287                 if (vxlan->addrmax && vxlan->addrcnt >= vxlan->addrmax)
 288                         return -ENOSPC;
 289
 290                 netdev_dbg(vxlan->dev, "add %pM -> %pI4\n", mac, &ip);
 291                 f = kmalloc(sizeof(*f), GFP_ATOMIC);
 292                 if (!f)
 293                         return -ENOMEM;
 294
 295                 notify = 1;
 296                 f->remote_ip = ip;
 297                 f->state = state;
 298                 f->updated = f->used = jiffies;
 299                 memcpy(f->eth_addr, mac, ETH_ALEN);
 300
 301                 ++vxlan->addrcnt;
 302                 hlist_add_head_rcu(&f->hlist,
 303                                    vxlan_fdb_head(vxlan, mac));
 304         }
 305
 306         if (notify)
 307                 vxlan_fdb_notify(vxlan, f, RTM_NEWNEIGH);
 308
 309         return 0;
 310 }
 311
 312 static void vxlan_fdb_destroy(struct vxlan_dev *vxlan, struct vxlan_fdb *f)
 313 {
 314         netdev_dbg(vxlan->dev,
 315                     "delete %pM\n", f->eth_addr);
 316
 317         --vxlan->addrcnt;
 318         vxlan_fdb_notify(vxlan, f, RTM_DELNEIGH);
 319
 320         hlist_del_rcu(&f->hlist);
 321         kfree_rcu(f, rcu);
 322 }
 323
 324 /* Add static entry (via netlink) */
 325 static int vxlan_fdb_add(struct ndmsg *ndm, struct nlattr *tb[],
 326                          struct net_device *dev,
 327                          const unsigned char *addr, u16 flags)
 328 {
 329         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 330         __be32 ip;
 331         int err;
 332
 333         if (!(ndm->ndm_state & (NUD_PERMANENT|NUD_REACHABLE))) {
 334                 pr_info("RTM_NEWNEIGH with invalid state %#x\n",
 335                         ndm->ndm_state);
 336                 return -EINVAL;
 337         }
 338
 339         if (tb[NDA_DST] == NULL)
 340                 return -EINVAL;
 341
 342         if (nla_len(tb[NDA_DST]) != sizeof(__be32))
 343                 return -EAFNOSUPPORT;
 344
 345         ip = nla_get_be32(tb[NDA_DST]);
 346
 347         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 348         err = vxlan_fdb_create(vxlan, addr, ip, ndm->ndm_state, flags);
 349         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 350
 351         return err;
 352 }
 353
 354 /* Delete entry (via netlink) */
 355 static int vxlan_fdb_delete(struct ndmsg *ndm, struct net_device *dev,
 356                             const unsigned char *addr)
 357 {
 358         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 359         struct vxlan_fdb *f;
 360         int err = -ENOENT;
 361
 362         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 363         f = vxlan_find_mac(vxlan, addr);
 364         if (f) {
 365                 vxlan_fdb_destroy(vxlan, f);
 366                 err = 0;
 367         }
 368         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 369
 370         return err;
 371 }
 372
 373 /* Dump forwarding table */
 374 static int vxlan_fdb_dump(struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb,
 375                           struct net_device *dev, int idx)
 376 {
 377         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 378         unsigned int h;
 379
 380         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h) {
 381                 struct vxlan_fdb *f;
 382                 struct hlist_node *n;
 383                 int err;
 384
 385                 hlist_for_each_entry_rcu(f, n, &vxlan->fdb_head[h], hlist) {
 386                         if (idx < cb->args[0])
 387                                 goto skip;
 388
 389                         err = vxlan_fdb_info(skb, vxlan, f,
 390                                              NETLINK_CB(cb->skb).portid,
 391                                              cb->nlh->nlmsg_seq,
 392                                              RTM_NEWNEIGH,
 393                                              NLM_F_MULTI);
 394                         if (err < 0)
 395                                 break;
 396 skip:
 397                         ++idx;
 398                 }
 399         }
 400
 401         return idx;
 402 }
 403
 404 /* Watch incoming packets to learn mapping between Ethernet address
 405  * and Tunnel endpoint.
 406  */
 407 static void vxlan_snoop(struct net_device *dev,
 408                         __be32 src_ip, const u8 *src_mac)
 409 {
 410         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 411         struct vxlan_fdb *f;
 412         int err;
 413
 414         f = vxlan_find_mac(vxlan, src_mac);
 415         if (likely(f)) {
 416                 f->used = jiffies;
 417                 if (likely(f->remote_ip == src_ip))
 418                         return;
 419
 420                 if (net_ratelimit())
 421                         netdev_info(dev,
 422                                     "%pM migrated from %pI4 to %pI4\n",
 423                                     src_mac, &f->remote_ip, &src_ip);
 424
 425                 f->remote_ip = src_ip;
 426                 f->updated = jiffies;
 427         } else {
 428                 /* learned new entry */
 429                 spin_lock(&vxlan->hash_lock);
 430                 err = vxlan_fdb_create(vxlan, src_mac, src_ip,
 431                                        NUD_REACHABLE,
 432                                        NLM_F_EXCL|NLM_F_CREATE);
 433                 spin_unlock(&vxlan->hash_lock);
 434         }
 435 }
 436
 437
 438 /* See if multicast group is already in use by other ID */
 439 static bool vxlan_group_used(struct vxlan_net *vn,
 440                              const struct vxlan_dev *this)
 441 {
 442         const struct vxlan_dev *vxlan;
 443         struct hlist_node *node;
 444         unsigned h;
 445
 446         for (h = 0; h < VNI_HASH_SIZE; ++h)
 447                 hlist_for_each_entry(vxlan, node, &vn->vni_list[h], hlist) {
 448                         if (vxlan == this)
 449                                 continue;
 450
 451                         if (!netif_running(vxlan->dev))
 452                                 continue;
 453
 454                         if (vxlan->gaddr == this->gaddr)
 455                                 return true;
 456                 }
 457
 458         return false;
 459 }
 460
 461 /* kernel equivalent to IP_ADD_MEMBERSHIP */
 462 static int vxlan_join_group(struct net_device *dev)
 463 {
 464         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 465         struct vxlan_net *vn = net_generic(dev_net(dev), vxlan_net_id);
 466         struct sock *sk = vn->sock->sk;
 467         struct ip_mreqn mreq = {
 468                 .imr_multiaddr.s_addr = vxlan->gaddr,
 469         };
 470         int err;
 471
 472         /* Already a member of group */
 473         if (vxlan_group_used(vn, vxlan))
 474                 return 0;
 475
 476         /* Need to drop RTNL to call multicast join */
 477         rtnl_unlock();
 478         lock_sock(sk);
 479         err = ip_mc_join_group(sk, &mreq);
 480         release_sock(sk);
 481         rtnl_lock();
 482
 483         return err;
 484 }
 485
 486
 487 /* kernel equivalent to IP_DROP_MEMBERSHIP */
 488 static int vxlan_leave_group(struct net_device *dev)
 489 {
 490         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 491         struct vxlan_net *vn = net_generic(dev_net(dev), vxlan_net_id);
 492         int err = 0;
 493         struct sock *sk = vn->sock->sk;
 494         struct ip_mreqn mreq = {
 495                 .imr_multiaddr.s_addr = vxlan->gaddr,
 496         };
 497
 498         /* Only leave group when last vxlan is done. */
 499         if (vxlan_group_used(vn, vxlan))
 500                 return 0;
 501
 502         /* Need to drop RTNL to call multicast leave */
 503         rtnl_unlock();
 504         lock_sock(sk);
 505         err = ip_mc_leave_group(sk, &mreq);
 506         release_sock(sk);
 507         rtnl_lock();
 508
 509         return err;
 510 }
 511
 512 /* Callback from net/ipv4/udp.c to receive packets */
 513 static int vxlan_udp_encap_recv(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
 514 {
 515         struct iphdr *oip;
 516         struct vxlanhdr *vxh;
 517         struct vxlan_dev *vxlan;
 518         struct vxlan_stats *stats;
 519         __u32 vni;
 520         int err;
 521
 522         /* pop off outer UDP header */
 523         __skb_pull(skb, sizeof(struct udphdr));
 524
 525         /* Need Vxlan and inner Ethernet header to be present */
 526         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct vxlanhdr)))
 527                 goto error;
 528
 529         /* Drop packets with reserved bits set */
 530         vxh = (struct vxlanhdr *) skb->data;
 531         if (vxh->vx_flags != htonl(VXLAN_FLAGS) ||
 532             (vxh->vx_vni & htonl(0xff))) {
 533                 netdev_dbg(skb->dev, "invalid vxlan flags=%#x vni=%#x\n",
 534                            ntohl(vxh->vx_flags), ntohl(vxh->vx_vni));
 535                 goto error;
 536         }
 537
 538         __skb_pull(skb, sizeof(struct vxlanhdr));
 539         skb_postpull_rcsum(skb, eth_hdr(skb), sizeof(struct vxlanhdr));
 540
 541         /* Is this VNI defined? */
 542         vni = ntohl(vxh->vx_vni) >> 8;
 543         vxlan = vxlan_find_vni(sock_net(sk), vni);
 544         if (!vxlan) {
 545                 netdev_dbg(skb->dev, "unknown vni %d\n", vni);
 546                 goto drop;
 547         }
 548
 549         if (!pskb_may_pull(skb, ETH_HLEN)) {
 550                 vxlan->dev->stats.rx_length_errors++;
 551                 vxlan->dev->stats.rx_errors++;
 552                 goto drop;
 553         }
 554
 555         /* Re-examine inner Ethernet packet */
 556         oip = ip_hdr(skb);
 557         skb->protocol = eth_type_trans(skb, vxlan->dev);
 558         skb_postpull_rcsum(skb, eth_hdr(skb), ETH_HLEN);
 559
 560         /* Ignore packet loops (and multicast echo) */
 561         if (compare_ether_addr(eth_hdr(skb)->h_source,
 562                                vxlan->dev->dev_addr) == 0)
 563                 goto drop;
 564
 565         if (vxlan->learn)
 566                 vxlan_snoop(skb->dev, oip->saddr, eth_hdr(skb)->h_source);
 567
 568         __skb_tunnel_rx(skb, vxlan->dev);
 569         skb_reset_network_header(skb);
 570
 571         err = IP_ECN_decapsulate(oip, skb);
 572         if (unlikely(err)) {
 573                 if (log_ecn_error)
 574                         net_info_ratelimited("non-ECT from %pI4 with TOS=%#x\n",
 575                                              &oip->saddr, oip->tos);
 576                 if (err > 1) {
 577                         ++vxlan->dev->stats.rx_frame_errors;
 578                         ++vxlan->dev->stats.rx_errors;
 579                         goto drop;
 580                 }
 581         }
 582
 583         stats = this_cpu_ptr(vxlan->stats);
 584         u64_stats_update_begin(&stats->syncp);
 585         stats->rx_packets++;
 586         stats->rx_bytes += skb->len;
 587         u64_stats_update_end(&stats->syncp);
 588
 589         netif_rx(skb);
 590
 591         return 0;
 592 error:
 593         /* Put UDP header back */
 594         __skb_push(skb, sizeof(struct udphdr));
 595
 596         return 1;
 597 drop:
 598         /* Consume bad packet */
 599         kfree_skb(skb);
 600         return 0;
 601 }
 602
 603 /* Extract dsfield from inner protocol */
 604 static inline u8 vxlan_get_dsfield(const struct iphdr *iph,
 605                                    const struct sk_buff *skb)
 606 {
 607         if (skb->protocol == htons(ETH_P_IP))
 608                 return iph->tos;
 609         else if (skb->protocol == htons(ETH_P_IPV6))
 610                 return ipv6_get_dsfield((const struct ipv6hdr *)iph);
 611         else
 612                 return 0;
 613 }
 614
 615 /* Propogate ECN bits out */
 616 static inline u8 vxlan_ecn_encap(u8 tos,
 617                                  const struct iphdr *iph,
 618                                  const struct sk_buff *skb)
 619 {
 620         u8 inner = vxlan_get_dsfield(iph, skb);
 621
 622         return INET_ECN_encapsulate(tos, inner);
 623 }
 624
 625 /* Transmit local packets over Vxlan
 626  *
 627  * Outer IP header inherits ECN and DF from inner header.
 628  * Outer UDP destination is the VXLAN assigned port.
 629  *           source port is based on hash of flow if available
 630  *                       otherwise use a random value
 631  */
 632 static netdev_tx_t vxlan_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
 633 {
 634         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 635         struct rtable *rt;
 636         const struct ethhdr *eth;
 637         const struct iphdr *old_iph;
 638         struct iphdr *iph;
 639         struct vxlanhdr *vxh;
 640         struct udphdr *uh;
 641         struct flowi4 fl4;
 642         struct vxlan_fdb *f;
 643         unsigned int pkt_len = skb->len;
 644         u32 hash;
 645         __be32 dst;
 646         __be16 df = 0;
 647         __u8 tos, ttl;
 648         int err;
 649
 650         /* Need space for new headers (invalidates iph ptr) */
 651         if (skb_cow_head(skb, VXLAN_HEADROOM))
 652                 goto drop;
 653
 654         eth = (void *)skb->data;
 655         old_iph = ip_hdr(skb);
 656
 657         if (!is_multicast_ether_addr(eth->h_dest) &&
 658             (f = vxlan_find_mac(vxlan, eth->h_dest)))
 659                 dst = f->remote_ip;
 660         else if (vxlan->gaddr) {
 661                 dst = vxlan->gaddr;
 662         } else
 663                 goto drop;
 664
 665         ttl = vxlan->ttl;
 666         if (!ttl && IN_MULTICAST(ntohl(dst)))
 667                 ttl = 1;
 668
 669         tos = vxlan->tos;
 670         if (tos == 1)
 671                 tos = vxlan_get_dsfield(old_iph, skb);
 672
 673         hash = skb_get_rxhash(skb);
 674
 675         rt = ip_route_output_gre(dev_net(dev), &fl4, dst,
 676                                  vxlan->saddr, vxlan->vni,
 677                                  RT_TOS(tos), vxlan->link);
 678         if (IS_ERR(rt)) {
 679                 netdev_dbg(dev, "no route to %pI4\n", &dst);
 680                 dev->stats.tx_carrier_errors++;
 681                 goto tx_error;
 682         }
 683
 684         if (rt->dst.dev == dev) {
 685                 netdev_dbg(dev, "circular route to %pI4\n", &dst);
 686                 ip_rt_put(rt);
 687                 dev->stats.collisions++;
 688                 goto tx_error;
 689         }
 690
 691         memset(&(IPCB(skb)->opt), 0, sizeof(IPCB(skb)->opt));
 692         IPCB(skb)->flags &= ~(IPSKB_XFRM_TUNNEL_SIZE | IPSKB_XFRM_TRANSFORMED |
 693                               IPSKB_REROUTED);
 694         skb_dst_drop(skb);
 695         skb_dst_set(skb, &rt->dst);
 696
 697         vxh = (struct vxlanhdr *) __skb_push(skb, sizeof(*vxh));
 698         vxh->vx_flags = htonl(VXLAN_FLAGS);
 699         vxh->vx_vni = htonl(vxlan->vni << 8);
 700
 701         __skb_push(skb, sizeof(*uh));
 702         skb_reset_transport_header(skb);
 703         uh = udp_hdr(skb);
 704
 705         uh->dest = htons(vxlan_port);
 706         uh->source = hash ? :random32();
 707
 708         uh->len = htons(skb->len);
 709         uh->check = 0;
 710
 711         __skb_push(skb, sizeof(*iph));
 712         skb_reset_network_header(skb);
 713         iph             = ip_hdr(skb);
 714         iph->version    = 4;
 715         iph->ihl        = sizeof(struct iphdr) >> 2;
 716         iph->frag_off   = df;
 717         iph->protocol   = IPPROTO_UDP;
 718         iph->tos        = vxlan_ecn_encap(tos, old_iph, skb);
 719         iph->daddr      = fl4.daddr;
 720         iph->saddr      = fl4.saddr;
 721         iph->ttl        = ttl ? : ip4_dst_hoplimit(&rt->dst);
 722
 723         /* See __IPTUNNEL_XMIT */
 724         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
 725         ip_select_ident(iph, &rt->dst, NULL);
 726
 727         err = ip_local_out(skb);
 728         if (likely(net_xmit_eval(err) == 0)) {
 729                 struct vxlan_stats *stats = this_cpu_ptr(vxlan->stats);
 730
 731                 u64_stats_update_begin(&stats->syncp);
 732                 stats->tx_packets++;
 733                 stats->tx_bytes += pkt_len;
 734                 u64_stats_update_end(&stats->syncp);
 735         } else {
 736                 dev->stats.tx_errors++;
 737                 dev->stats.tx_aborted_errors++;
 738         }
 739         return NETDEV_TX_OK;
 740
 741 drop:
 742         dev->stats.tx_dropped++;
 743         goto tx_free;
 744
 745 tx_error:
 746         dev->stats.tx_errors++;
 747 tx_free:
 748         dev_kfree_skb(skb);
 749         return NETDEV_TX_OK;
 750 }
 751
 752 /* Walk the forwarding table and purge stale entries */
 753 static void vxlan_cleanup(unsigned long arg)
 754 {
 755         struct vxlan_dev *vxlan = (struct vxlan_dev *) arg;
 756         unsigned long next_timer = jiffies + FDB_AGE_INTERVAL;
 757         unsigned int h;
 758
 759         if (!netif_running(vxlan->dev))
 760                 return;
 761
 762         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 763         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h) {
 764                 struct hlist_node *p, *n;
 765                 hlist_for_each_safe(p, n, &vxlan->fdb_head[h]) {
 766                         struct vxlan_fdb *f
 767                                 = container_of(p, struct vxlan_fdb, hlist);
 768                         unsigned long timeout;
 769
 770                         if (f->state == NUD_PERMANENT)
 771                                 continue;
 772
 773                         timeout = f->used + vxlan->age_interval * HZ;
 774                         if (time_before_eq(timeout, jiffies)) {
 775                                 netdev_dbg(vxlan->dev,
 776                                            "garbage collect %pM\n",
 777                                            f->eth_addr);
 778                                 f->state = NUD_STALE;
 779                                 vxlan_fdb_destroy(vxlan, f);
 780                         } else if (time_before(timeout, next_timer))
 781                                 next_timer = timeout;
 782                 }
 783         }
 784         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 785
 786         mod_timer(&vxlan->age_timer, next_timer);
 787 }
 788
 789 /* Setup stats when device is created */
 790 static int vxlan_init(struct net_device *dev)
 791 {
 792         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 793
 794         vxlan->stats = alloc_percpu(struct vxlan_stats);
 795         if (!vxlan->stats)
 796                 return -ENOMEM;
 797
 798         return 0;
 799 }
 800
 801 /* Start ageing timer and join group when device is brought up */
 802 static int vxlan_open(struct net_device *dev)
 803 {
 804         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 805         int err;
 806
 807         if (vxlan->gaddr) {
 808                 err = vxlan_join_group(dev);
 809                 if (err)
 810                         return err;
 811         }
 812
 813         if (vxlan->age_interval)
 814                 mod_timer(&vxlan->age_timer, jiffies + FDB_AGE_INTERVAL);
 815
 816         return 0;
 817 }
 818
 819 /* Purge the forwarding table */
 820 static void vxlan_flush(struct vxlan_dev *vxlan)
 821 {
 822         unsigned h;
 823
 824         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 825         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h) {
 826                 struct hlist_node *p, *n;
 827                 hlist_for_each_safe(p, n, &vxlan->fdb_head[h]) {
 828                         struct vxlan_fdb *f
 829                                 = container_of(p, struct vxlan_fdb, hlist);
 830                         vxlan_fdb_destroy(vxlan, f);
 831                 }
 832         }
 833         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 834 }
 835
 836 /* Cleanup timer and forwarding table on shutdown */
 837 static int vxlan_stop(struct net_device *dev)
 838 {
 839         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 840
 841         if (vxlan->gaddr)
 842                 vxlan_leave_group(dev);
 843
 844         del_timer_sync(&vxlan->age_timer);
 845
 846         vxlan_flush(vxlan);
 847
 848         return 0;
 849 }
 850
 851 /* Merge per-cpu statistics */
 852 static struct rtnl_link_stats64 *vxlan_stats64(struct net_device *dev,
 853                                                struct rtnl_link_stats64 *stats)
 854 {
 855         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 856         struct vxlan_stats tmp, sum = { 0 };
 857         unsigned int cpu;
 858
 859         for_each_possible_cpu(cpu) {
 860                 unsigned int start;
 861                 const struct vxlan_stats *stats
 862                         = per_cpu_ptr(vxlan->stats, cpu);
 863
 864                 do {
 865                         start = u64_stats_fetch_begin_bh(&stats->syncp);
 866                         memcpy(&tmp, stats, sizeof(tmp));
 867                 } while (u64_stats_fetch_retry_bh(&stats->syncp, start));
 868
 869                 sum.tx_bytes   += tmp.tx_bytes;
 870                 sum.tx_packets += tmp.tx_packets;
 871                 sum.rx_bytes   += tmp.rx_bytes;
 872                 sum.rx_packets += tmp.rx_packets;
 873         }
 874
 875         stats->tx_bytes   = sum.tx_bytes;
 876         stats->tx_packets = sum.tx_packets;
 877         stats->rx_bytes   = sum.rx_bytes;
 878         stats->rx_packets = sum.rx_packets;
 879
 880         stats->multicast = dev->stats.multicast;
 881         stats->rx_length_errors = dev->stats.rx_length_errors;
 882         stats->rx_frame_errors = dev->stats.rx_frame_errors;
 883         stats->rx_errors = dev->stats.rx_errors;
 884
 885         stats->tx_dropped = dev->stats.tx_dropped;
 886         stats->tx_carrier_errors  = dev->stats.tx_carrier_errors;
 887         stats->tx_aborted_errors  = dev->stats.tx_aborted_errors;
 888         stats->collisions  = dev->stats.collisions;
 889         stats->tx_errors = dev->stats.tx_errors;
 890
 891         return stats;
 892 }
 893
 894 /* Stub, nothing needs to be done. */
 895 static void vxlan_set_multicast_list(struct net_device *dev)
 896 {
 897 }
 898
 899 static const struct net_device_ops vxlan_netdev_ops = {
 900         .ndo_init               = vxlan_init,
 901         .ndo_open               = vxlan_open,
 902         .ndo_stop               = vxlan_stop,
 903         .ndo_start_xmit         = vxlan_xmit,
 904         .ndo_get_stats64        = vxlan_stats64,
 905         .ndo_set_rx_mode        = vxlan_set_multicast_list,
 906         .ndo_change_mtu         = eth_change_mtu,
 907         .ndo_validate_addr      = eth_validate_addr,
 908         .ndo_set_mac_address    = eth_mac_addr,
 909         .ndo_fdb_add            = vxlan_fdb_add,
 910         .ndo_fdb_del            = vxlan_fdb_delete,
 911         .ndo_fdb_dump           = vxlan_fdb_dump,
 912 };
 913
 914 /* Info for udev, that this is a virtual tunnel endpoint */
 915 static struct device_type vxlan_type = {
 916         .name = "vxlan",
 917 };
 918
 919 static void vxlan_free(struct net_device *dev)
 920 {
 921         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 922
 923         free_percpu(vxlan->stats);
 924         free_netdev(dev);
 925 }
 926
 927 /* Initialize the device structure. */
 928 static void vxlan_setup(struct net_device *dev)
 929 {
 930         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 931         unsigned h;
 932
 933         eth_hw_addr_random(dev);
 934         ether_setup(dev);
 935
 936         dev->netdev_ops = &vxlan_netdev_ops;
 937         dev->destructor = vxlan_free;
 938         SET_NETDEV_DEVTYPE(dev, &vxlan_type);
 939
 940         dev->tx_queue_len = 0;
 941         dev->features   |= NETIF_F_LLTX;
 942         dev->features   |= NETIF_F_NETNS_LOCAL;
 943         dev->priv_flags &= ~IFF_XMIT_DST_RELEASE;
 944
 945         spin_lock_init(&vxlan->hash_lock);
 946
 947         init_timer_deferrable(&vxlan->age_timer);
 948         vxlan->age_timer.function = vxlan_cleanup;
 949         vxlan->age_timer.data = (unsigned long) vxlan;
 950
 951         vxlan->dev = dev;
 952
 953         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h)
 954                 INIT_HLIST_HEAD(&vxlan->fdb_head[h]);
 955 }
 956
 957 static const struct nla_policy vxlan_policy[IFLA_VXLAN_MAX + 1] = {
 958         [IFLA_VXLAN_ID]         = { .type = NLA_U32 },
 959         [IFLA_VXLAN_GROUP]      = { .len = FIELD_SIZEOF(struct iphdr, daddr) },
 960         [IFLA_VXLAN_LINK]       = { .type = NLA_U32 },
 961         [IFLA_VXLAN_LOCAL]      = { .len = FIELD_SIZEOF(struct iphdr, saddr) },
 962         [IFLA_VXLAN_TOS]        = { .type = NLA_U8 },
 963         [IFLA_VXLAN_TTL]        = { .type = NLA_U8 },
 964         [IFLA_VXLAN_LEARNING]   = { .type = NLA_U8 },
 965         [IFLA_VXLAN_AGEING]     = { .type = NLA_U32 },
 966         [IFLA_VXLAN_LIMIT]      = { .type = NLA_U32 },
 967 };
 968
 969 static int vxlan_validate(struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
 970 {
 971         if (tb[IFLA_ADDRESS]) {
 972                 if (nla_len(tb[IFLA_ADDRESS]) != ETH_ALEN) {
 973                         pr_debug("invalid link address (not ethernet)\n");
 974                         return -EINVAL;
 975                 }
 976
 977                 if (!is_valid_ether_addr(nla_data(tb[IFLA_ADDRESS]))) {
 978                         pr_debug("invalid all zero ethernet address\n");
 979                         return -EADDRNOTAVAIL;
 980                 }
 981         }
 982
 983         if (!data)
 984                 return -EINVAL;
 985
 986         if (data[IFLA_VXLAN_ID]) {
 987                 __u32 id = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_ID]);
 988                 if (id >= VXLAN_VID_MASK)
 989                         return -ERANGE;
 990         }
 991
 992         if (data[IFLA_VXLAN_GROUP]) {
 993                 __be32 gaddr = nla_get_be32(data[IFLA_VXLAN_GROUP]);
 994                 if (!IN_MULTICAST(ntohl(gaddr))) {
 995                         pr_debug("group address is not IPv4 multicast\n");
 996                         return -EADDRNOTAVAIL;
 997                 }
 998         }
 999         return 0;
1000 }
1001
1002 static int vxlan_newlink(struct net *net, struct net_device *dev,
1003                          struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
1004 {
1005         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
1006         __u32 vni;
1007         int err;
1008
1009         if (!data[IFLA_VXLAN_ID])
1010                 return -EINVAL;
1011
1012         vni = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_ID]);
1013         if (vxlan_find_vni(net, vni)) {
1014                 pr_info("duplicate VNI %u\n", vni);
1015                 return -EEXIST;
1016         }
1017         vxlan->vni = vni;
1018
1019         if (data[IFLA_VXLAN_GROUP])
1020                 vxlan->gaddr = nla_get_be32(data[IFLA_VXLAN_GROUP]);
1021
1022         if (data[IFLA_VXLAN_LOCAL])
1023                 vxlan->saddr = nla_get_be32(data[IFLA_VXLAN_LOCAL]);
1024
1025         if (data[IFLA_VXLAN_LINK]) {
1026                 vxlan->link = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_LINK]);
1027
1028                 if (!tb[IFLA_MTU]) {
1029                         struct net_device *lowerdev;
1030                         lowerdev = __dev_get_by_index(net, vxlan->link);
1031                         dev->mtu = lowerdev->mtu - VXLAN_HEADROOM;
1032                 }
1033         }
1034
1035         if (data[IFLA_VXLAN_TOS])
1036                 vxlan->tos  = nla_get_u8(data[IFLA_VXLAN_TOS]);
1037
1038         if (!data[IFLA_VXLAN_LEARNING] || nla_get_u8(data[IFLA_VXLAN_LEARNING]))
1039                 vxlan->learn = true;
1040
1041         if (data[IFLA_VXLAN_AGEING])
1042                 vxlan->age_interval = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_AGEING]);
1043         else
1044                 vxlan->age_interval = FDB_AGE_DEFAULT;
1045
1046         if (data[IFLA_VXLAN_LIMIT])
1047                 vxlan->addrmax = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_LIMIT]);
1048
1049         err = register_netdevice(dev);
1050         if (!err)
1051                 hlist_add_head_rcu(&vxlan->hlist, vni_head(net, vxlan->vni));
1052
1053         return err;
1054 }
1055
1056 static void vxlan_dellink(struct net_device *dev, struct list_head *head)
1057 {
1058         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
1059
1060         hlist_del_rcu(&vxlan->hlist);
1061
1062         unregister_netdevice_queue(dev, head);
1063 }
1064
1065 static size_t vxlan_get_size(const struct net_device *dev)
1066 {
1067
1068         return nla_total_size(sizeof(__u32)) +  /* IFLA_VXLAN_ID */
1069                 nla_total_size(sizeof(__be32)) +/* IFLA_VXLAN_GROUP */
1070                 nla_total_size(sizeof(__u32)) + /* IFLA_VXLAN_LINK */
1071                 nla_total_size(sizeof(__be32))+ /* IFLA_VXLAN_LOCAL */
1072                 nla_total_size(sizeof(__u8)) +  /* IFLA_VXLAN_TTL */
1073                 nla_total_size(sizeof(__u8)) +  /* IFLA_VXLAN_TOS */
1074                 nla_total_size(sizeof(__u8)) +  /* IFLA_VXLAN_LEARNING */
1075                 nla_total_size(sizeof(__u32)) + /* IFLA_VXLAN_AGEING */
1076                 nla_total_size(sizeof(__u32)) + /* IFLA_VXLAN_LIMIT */
1077                 0;
1078 }
1079
1080 static int vxlan_fill_info(struct sk_buff *skb, const struct net_device *dev)
1081 {
1082         const struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
1083
1084         if (nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_ID, vxlan->vni))
1085                 goto nla_put_failure;
1086
1087         if (vxlan->gaddr && nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_GROUP, vxlan->gaddr))
1088                 goto nla_put_failure;
1089
1090         if (vxlan->link && nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_LINK, vxlan->link))
1091                 goto nla_put_failure;
1092
1093         if (vxlan->saddr && nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_LOCAL, vxlan->saddr))
1094                 goto nla_put_failure;
1095
1096         if (nla_put_u8(skb, IFLA_VXLAN_TTL, vxlan->ttl) ||
1097             nla_put_u8(skb, IFLA_VXLAN_TOS, vxlan->tos) ||
1098             nla_put_u8(skb, IFLA_VXLAN_LEARNING, vxlan->learn) ||
1099             nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_AGEING, vxlan->age_interval) ||
1100             nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_LIMIT, vxlan->addrmax))
1101                 goto nla_put_failure;
1102
1103         return 0;
1104
1105 nla_put_failure:
1106         return -EMSGSIZE;
1107 }
1108
1109 static struct rtnl_link_ops vxlan_link_ops __read_mostly = {
1110         .kind           = "vxlan",
1111         .maxtype        = IFLA_VXLAN_MAX,
1112         .policy         = vxlan_policy,
1113         .priv_size      = sizeof(struct vxlan_dev),
1114         .setup          = vxlan_setup,
1115         .validate       = vxlan_validate,
1116         .newlink        = vxlan_newlink,
1117         .dellink        = vxlan_dellink,
1118         .get_size       = vxlan_get_size,
1119         .fill_info      = vxlan_fill_info,
1120 };
1121
1122 static __net_init int vxlan_init_net(struct net *net)
1123 {
1124         struct vxlan_net *vn = net_generic(net, vxlan_net_id);
1125         struct sock *sk;
1126         struct sockaddr_in vxlan_addr = {
1127                 .sin_family = AF_INET,
1128                 .sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY),
1129         };
1130         int rc;
1131         unsigned h;
1132
1133         /* Create UDP socket for encapsulation receive. */
1134         rc = sock_create_kern(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP, &vn->sock);
1135         if (rc < 0) {
1136                 pr_debug("UDP socket create failed\n");
1137                 return rc;
1138         }
1139         /* Put in proper namespace */
1140         sk = vn->sock->sk;
1141         sk_change_net(sk, net);
1142
1143         vxlan_addr.sin_port = htons(vxlan_port);
1144
1145         rc = kernel_bind(vn->sock, (struct sockaddr *) &vxlan_addr,
1146                          sizeof(vxlan_addr));
1147         if (rc < 0) {
1148                 pr_debug("bind for UDP socket %pI4:%u (%d)\n",
1149                          &vxlan_addr.sin_addr, ntohs(vxlan_addr.sin_port), rc);
1150                 sk_release_kernel(sk);
1151                 vn->sock = NULL;
1152                 return rc;
1153         }
1154
1155         /* Disable multicast loopback */
1156         inet_sk(sk)->mc_loop = 0;
1157
1158         /* Mark socket as an encapsulation socket. */
1159         udp_sk(sk)->encap_type = 1;
1160         udp_sk(sk)->encap_rcv = vxlan_udp_encap_recv;
1161         udp_encap_enable();
1162
1163         for (h = 0; h < VNI_HASH_SIZE; ++h)
1164                 INIT_HLIST_HEAD(&vn->vni_list[h]);
1165
1166         return 0;
1167 }
1168
1169 static __net_exit void vxlan_exit_net(struct net *net)
1170 {
1171         struct vxlan_net *vn = net_generic(net, vxlan_net_id);
1172
1173         if (vn->sock) {
1174                 sk_release_kernel(vn->sock->sk);
1175                 vn->sock = NULL;
1176         }
1177 }
1178
1179 static struct pernet_operations vxlan_net_ops = {
1180         .init = vxlan_init_net,
1181         .exit = vxlan_exit_net,
1182         .id   = &vxlan_net_id,
1183         .size = sizeof(struct vxlan_net),
1184 };
1185
1186 static int __init vxlan_init_module(void)
1187 {
1188         int rc;
1189
1190         get_random_bytes(&vxlan_salt, sizeof(vxlan_salt));
1191
1192         rc = register_pernet_device(&vxlan_net_ops);
1193         if (rc)
1194                 goto out1;
1195
1196         rc = rtnl_link_register(&vxlan_link_ops);
1197         if (rc)
1198                 goto out2;
1199
1200         return 0;
1201
1202 out2:
1203         unregister_pernet_device(&vxlan_net_ops);
1204 out1:
1205         return rc;
1206 }
1207 module_init(vxlan_init_module);
1208
1209 static void __exit vxlan_cleanup_module(void)
1210 {
1211         rtnl_link_unregister(&vxlan_link_ops);
1212         unregister_pernet_device(&vxlan_net_ops);
1213 }
1214 module_exit(vxlan_cleanup_module);
1215
1216 MODULE_LICENSE("GPL");
1217 MODULE_VERSION(VXLAN_VERSION);
1218 MODULE_AUTHOR("Stephen Hemminger <shemminger@vyatta.com>");
1219 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("vxlan");