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

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/wait.h>
  16 #include <linux/cdev.h>
  17 #include <linux/idr.h>
  18 #include <linux/fs.h>
  19
  20 #include <net/net_namespace.h>
  21 #include <net/rtnetlink.h>
  22 #include <net/sock.h>
  23 #include <linux/virtio_net.h>
  24
  25 /*
  26  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  27  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  28  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  29  * implemented in hardware on the underlying device.
  30  *
  31  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  32  * mechanism.
  33  *
  34  * TODO: multiqueue support is currently not implemented, even though
  35  * macvtap is basically prepared for that. We will need to add this
  36  * here as well as in virtio-net and qemu to get line rate on 10gbit
  37  * adapters from a guest.
  38  */
  39 struct macvtap_queue {
  40         struct sock sk;
  41         struct socket sock;
  42         struct socket_wq wq;
  43         int vnet_hdr_sz;
  44         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  45         struct file *file;
  46         unsigned int flags;
  47         u16 queue_index;
  48 };
  49
  50 static struct proto macvtap_proto = {
  51         .name = "macvtap",
  52         .owner = THIS_MODULE,
  53         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  54 };
  55
  56 /*
  57  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  58  */
  59 static dev_t macvtap_major;
  60 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  61 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  62 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  63
  64 #define GOODCOPY_LEN 128
  65 static struct class *macvtap_class;
  66 static struct cdev macvtap_cdev;
  67
  68 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  69
  70 /*
  71  * RCU usage:
  72  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  73  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  74  * or macvtap_lock is held.
  75  *
  76  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  77  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  78  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  79  * macvtap_get_queue() fails.
  80  *
  81  * There may still be references to the struct sock inside of the
  82  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  83  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  84  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  85  */
  86 static DEFINE_SPINLOCK(macvtap_lock);
  87
  88 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
  89                                 struct macvtap_queue *q)
  90 {
  91         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
  92         int err = -EBUSY;
  93
  94         spin_lock(&macvtap_lock);
  95         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
  96                 goto out;
  97
  98         err = 0;
  99         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 100         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 101         sock_hold(&q->sk);
 102
 103         q->file = file;
 104         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 105         file->private_data = q;
 106
 107         vlan->numvtaps++;
 108
 109 out:
 110         spin_unlock(&macvtap_lock);
 111         return err;
 112 }
 113
 114 /*
 115  * The file owning the queue got closed, give up both
 116  * the reference that the files holds as well as the
 117  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 118  *
 119  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 120  * to the queue again after destroying it.
 121  */
 122 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 123 {
 124         struct macvtap_queue *nq;
 125         struct macvlan_dev *vlan;
 126
 127         spin_lock(&macvtap_lock);
 128         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 129                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 130         if (vlan) {
 131                 int index = q->queue_index;
 132                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 133
 134                 nq = rcu_dereference_protected(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1],
 135                                                lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 136                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 137                 nq->queue_index = index;
 138
 139                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 140                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 141                 sock_put(&q->sk);
 142                 --vlan->numvtaps;
 143         }
 144
 145         spin_unlock(&macvtap_lock);
 146
 147         synchronize_rcu();
 148         sock_put(&q->sk);
 149 }
 150
 151 /*
 152  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 153  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 154  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 155  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 156  * of this function.
 157  */
 158 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 159                                                struct sk_buff *skb)
 160 {
 161         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 162         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 163         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 164         __u32 rxq;
 165
 166         if (!numvtaps)
 167                 goto out;
 168
 169         /* Check if we can use flow to select a queue */
 170         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 171         if (rxq) {
 172                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 173                 goto out;
 174         }
 175
 176         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 177                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 178
 179                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 180                         rxq -= numvtaps;
 181
 182                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 183                 goto out;
 184         }
 185
 186         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 187 out:
 188         return tap;
 189 }
 190
 191 /*
 192  * The net_device is going away, give up the reference
 193  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 194  * from the queues to NULL.
 195  */
 196 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 197 {
 198         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 199         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 200         int i, j = 0;
 201
 202         spin_lock(&macvtap_lock);
 203         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++) {
 204                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 205                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 206                 BUG_ON(q == NULL);
 207                 qlist[j++] = q;
 208                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 209                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 210         }
 211         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 212         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 213         spin_unlock(&macvtap_lock);
 214
 215         synchronize_rcu();
 216
 217         for (--j; j >= 0; j--)
 218                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 219 }
 220
 221 /*
 222  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 223  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 224  * the skb and put it into the receive queue.
 225  */
 226 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 227 {
 228         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 229         if (!q)
 230                 goto drop;
 231
 232         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 233                 goto drop;
 234
 235         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 236         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 237         return NET_RX_SUCCESS;
 238
 239 drop:
 240         kfree_skb(skb);
 241         return NET_RX_DROP;
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 246  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 247  * forward, which macvlan cannot.
 248  */
 249 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 250 {
 251         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 252         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 253 }
 254
 255 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 256 {
 257         int retval = -ENOMEM;
 258
 259         mutex_lock(&minor_lock);
 260         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 261         if (retval >= 0) {
 262                 vlan->minor = retval;
 263         } else if (retval == -ENOSPC) {
 264                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 265                 retval = -EINVAL;
 266         }
 267         mutex_unlock(&minor_lock);
 268         return retval < 0 ? retval : 0;
 269 }
 270
 271 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 272 {
 273         mutex_lock(&minor_lock);
 274         if (vlan->minor) {
 275                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 276                 vlan->minor = 0;
 277         }
 278         mutex_unlock(&minor_lock);
 279 }
 280
 281 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 282 {
 283         struct net_device *dev = NULL;
 284         struct macvlan_dev *vlan;
 285
 286         mutex_lock(&minor_lock);
 287         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 288         if (vlan) {
 289                 dev = vlan->dev;
 290                 dev_hold(dev);
 291         }
 292         mutex_unlock(&minor_lock);
 293         return dev;
 294 }
 295
 296 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 297                            struct net_device *dev,
 298                            struct nlattr *tb[],
 299                            struct nlattr *data[])
 300 {
 301         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 302          * because we can't undo what it does.
 303          */
 304         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 305                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 306 }
 307
 308 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 309                             struct list_head *head)
 310 {
 311         macvtap_del_queues(dev);
 312         macvlan_dellink(dev, head);
 313 }
 314
 315 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 316 {
 317         macvlan_common_setup(dev);
 318         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 319 }
 320
 321 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 322         .kind           = "macvtap",
 323         .setup          = macvtap_setup,
 324         .newlink        = macvtap_newlink,
 325         .dellink        = macvtap_dellink,
 326 };
 327
 328
 329 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 330 {
 331         wait_queue_head_t *wqueue;
 332
 333         if (!sock_writeable(sk) ||
 334             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 335                 return;
 336
 337         wqueue = sk_sleep(sk);
 338         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 339                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 340 }
 341
 342 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 343 {
 344         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 345 }
 346
 347 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 348 {
 349         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 350         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 351         struct macvtap_queue *q;
 352         int err;
 353
 354         err = -ENODEV;
 355         if (!dev)
 356                 goto out;
 357
 358         err = -ENOMEM;
 359         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 360                                              &macvtap_proto);
 361         if (!q)
 362                 goto out;
 363
 364         q->sock.wq = &q->wq;
 365         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 366         q->sock.type = SOCK_RAW;
 367         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 368         q->sock.file = file;
 369         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 370         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 371         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 372         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 373         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 374         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 375
 376         /*
 377          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 378          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 379          *
 380          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 381          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 382          */
 383         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 384                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 385
 386         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 387         if (err)
 388                 sock_put(&q->sk);
 389
 390 out:
 391         if (dev)
 392                 dev_put(dev);
 393
 394         return err;
 395 }
 396
 397 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 398 {
 399         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 400         macvtap_put_queue(q);
 401         return 0;
 402 }
 403
 404 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 405 {
 406         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 407         unsigned int mask = POLLERR;
 408
 409         if (!q)
 410                 goto out;
 411
 412         mask = 0;
 413         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 414
 415         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 416                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 417
 418         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 419             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 420              sock_writeable(&q->sk)))
 421                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 422
 423 out:
 424         return mask;
 425 }
 426
 427 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 428                                                 size_t len, size_t linear,
 429                                                 int noblock, int *err)
 430 {
 431         struct sk_buff *skb;
 432
 433         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 434         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 435                 linear = len;
 436
 437         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 438                                    err);
 439         if (!skb)
 440                 return NULL;
 441
 442         skb_reserve(skb, prepad);
 443         skb_put(skb, linear);
 444         skb->data_len = len - linear;
 445         skb->len += len - linear;
 446
 447         return skb;
 448 }
 449
 450 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 451 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 452                                   int offset, size_t count)
 453 {
 454         int len = iov_length(from, count) - offset;
 455         int copy = skb_headlen(skb);
 456         int size, offset1 = 0;
 457         int i = 0;
 458
 459         /* Skip over from offset */
 460         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 461                 offset -= from->iov_len;
 462                 ++from;
 463                 --count;
 464         }
 465
 466         /* copy up to skb headlen */
 467         while (count && (copy > 0)) {
 468                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 469                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 470                                    size))
 471                         return -EFAULT;
 472                 if (copy > size) {
 473                         ++from;
 474                         --count;
 475                         offset = 0;
 476                 } else
 477                         offset += size;
 478                 copy -= size;
 479                 offset1 += size;
 480         }
 481
 482         if (len == offset1)
 483                 return 0;
 484
 485         while (count--) {
 486                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 487                 int num_pages;
 488                 unsigned long base;
 489                 unsigned long truesize;
 490
 491                 len = from->iov_len - offset;
 492                 if (!len) {
 493                         offset = 0;
 494                         ++from;
 495                         continue;
 496                 }
 497                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 498                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 499                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 500                         return -EMSGSIZE;
 501                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 502                 if (num_pages != size) {
 503                         for (i = 0; i < num_pages; i++)
 504                                 put_page(page[i]);
 505                         return -EFAULT;
 506                 }
 507                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 508                 skb->data_len += len;
 509                 skb->len += len;
 510                 skb->truesize += truesize;
 511                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 512                 while (len) {
 513                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 514                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 515                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 516                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 517                         /* increase sk_wmem_alloc */
 518                         base += size;
 519                         len -= size;
 520                         i++;
 521                 }
 522                 offset = 0;
 523                 ++from;
 524         }
 525         return 0;
 526 }
 527
 528 /*
 529  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 530  * be shared with the tun/tap driver.
 531  */
 532 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 533                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 534 {
 535         unsigned short gso_type = 0;
 536         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 537                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 538                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 539                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 540                         break;
 541                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 542                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 543                         break;
 544                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 545                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 546                         break;
 547                 default:
 548                         return -EINVAL;
 549                 }
 550
 551                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 552                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 553
 554                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 555                         return -EINVAL;
 556         }
 557
 558         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 559                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 560                                           vnet_hdr->csum_offset))
 561                         return -EINVAL;
 562         }
 563
 564         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 565                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 566                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 567
 568                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 569                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 570                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 571         }
 572         return 0;
 573 }
 574
 575 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 576                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 577 {
 578         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 579
 580         if (skb_is_gso(skb)) {
 581                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 582
 583                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 584                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 585                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 586                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 587                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 588                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 589                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 590                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 591                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 592                 else
 593                         BUG();
 594                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 595                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 596         } else
 597                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 598
 599         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 600                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 601                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 602                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 603         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 604                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 605         } /* else everything is zero */
 606
 607         return 0;
 608 }
 609
 610
 611 /* Get packet from user space buffer */
 612 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 613                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 614                                 size_t count, int noblock)
 615 {
 616         struct sk_buff *skb;
 617         struct macvlan_dev *vlan;
 618         unsigned long len = total_len;
 619         int err;
 620         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 621         int vnet_hdr_len = 0;
 622         int copylen = 0;
 623         bool zerocopy = false;
 624
 625         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 626                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 627
 628                 err = -EINVAL;
 629                 if (len < vnet_hdr_len)
 630                         goto err;
 631                 len -= vnet_hdr_len;
 632
 633                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 634                                            sizeof(vnet_hdr));
 635                 if (err < 0)
 636                         goto err;
 637                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 638                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 639                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 640                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 641                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 642                 err = -EINVAL;
 643                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 644                         goto err;
 645         }
 646
 647         err = -EINVAL;
 648         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 649                 goto err;
 650
 651         err = -EMSGSIZE;
 652         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 653                 goto err;
 654
 655         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 656                 zerocopy = true;
 657
 658         if (zerocopy) {
 659                 /* Userspace may produce vectors with count greater than
 660                  * MAX_SKB_FRAGS, so we need to linearize parts of the skb
 661                  * to let the rest of data to be fit in the frags.
 662                  */
 663                 if (count > MAX_SKB_FRAGS) {
 664                         copylen = iov_length(iv, count - MAX_SKB_FRAGS);
 665                         if (copylen < vnet_hdr_len)
 666                                 copylen = 0;
 667                         else
 668                                 copylen -= vnet_hdr_len;
 669                 }
 670                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 671                  * room for skb expand head in case it is used.
 672                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 673                  */
 674                 if (copylen < vnet_hdr.hdr_len)
 675                         copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 676                 if (!copylen)
 677                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 678         } else
 679                 copylen = len;
 680
 681         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 682                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 683         if (!skb)
 684                 goto err;
 685
 686         if (zerocopy)
 687                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 688         else
 689                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 690                                                    len);
 691         if (err)
 692                 goto err_kfree;
 693
 694         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 695         skb_reset_mac_header(skb);
 696         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 697
 698         if (vnet_hdr_len) {
 699                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 700                 if (err)
 701                         goto err_kfree;
 702         }
 703
 704         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 705
 706         rcu_read_lock_bh();
 707         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 708         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 709         if (zerocopy) {
 710                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 711                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 712                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 713         }
 714         if (vlan)
 715                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 716         else
 717                 kfree_skb(skb);
 718         rcu_read_unlock_bh();
 719
 720         return total_len;
 721
 722 err_kfree:
 723         kfree_skb(skb);
 724
 725 err:
 726         rcu_read_lock_bh();
 727         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 728         if (vlan)
 729                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 730         rcu_read_unlock_bh();
 731
 732         return err;
 733 }
 734
 735 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 736                                  unsigned long count, loff_t pos)
 737 {
 738         struct file *file = iocb->ki_filp;
 739         ssize_t result = -ENOLINK;
 740         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 741
 742         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 743                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 744         return result;
 745 }
 746
 747 /* Put packet to the user space buffer */
 748 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 749                                 const struct sk_buff *skb,
 750                                 const struct iovec *iv, int len)
 751 {
 752         struct macvlan_dev *vlan;
 753         int ret;
 754         int vnet_hdr_len = 0;
 755         int vlan_offset = 0;
 756         int copied;
 757
 758         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 759                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 760                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 761                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 762                         return -EINVAL;
 763
 764                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 765                 if (ret)
 766                         return ret;
 767
 768                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 769                         return -EFAULT;
 770         }
 771         copied = vnet_hdr_len;
 772
 773         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 774                 len = min_t(int, skb->len, len);
 775         else {
 776                 int copy;
 777                 struct {
 778                         __be16 h_vlan_proto;
 779                         __be16 h_vlan_TCI;
 780                 } veth;
 781                 veth.h_vlan_proto = htons(ETH_P_8021Q);
 782                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 783
 784                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 785                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 786
 787                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 788                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 789                 len -= copy;
 790                 copied += copy;
 791                 if (ret || !len)
 792                         goto done;
 793
 794                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 795                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 796                 len -= copy;
 797                 copied += copy;
 798                 if (ret || !len)
 799                         goto done;
 800         }
 801
 802         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 803         copied += len;
 804
 805 done:
 806         rcu_read_lock_bh();
 807         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 808         if (vlan)
 809                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
 810         rcu_read_unlock_bh();
 811
 812         return ret ? ret : copied;
 813 }
 814
 815 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 816                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 817                                int noblock)
 818 {
 819         DEFINE_WAIT(wait);
 820         struct sk_buff *skb;
 821         ssize_t ret = 0;
 822
 823         while (len) {
 824                 if (!noblock)
 825                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 826                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 827
 828                 /* Read frames from the queue */
 829                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 830                 if (!skb) {
 831                         if (noblock) {
 832                                 ret = -EAGAIN;
 833                                 break;
 834                         }
 835                         if (signal_pending(current)) {
 836                                 ret = -ERESTARTSYS;
 837                                 break;
 838                         }
 839                         /* Nothing to read, let's sleep */
 840                         schedule();
 841                         continue;
 842                 }
 843                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 844                 kfree_skb(skb);
 845                 break;
 846         }
 847
 848         if (!noblock)
 849                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 850         return ret;
 851 }
 852
 853 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 854                                 unsigned long count, loff_t pos)
 855 {
 856         struct file *file = iocb->ki_filp;
 857         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 858         ssize_t len, ret = 0;
 859
 860         len = iov_length(iv, count);
 861         if (len < 0) {
 862                 ret = -EINVAL;
 863                 goto out;
 864         }
 865
 866         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 867         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 868 out:
 869         return ret;
 870 }
 871
 872 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 873 {
 874         struct macvlan_dev *vlan;
 875
 876         rcu_read_lock_bh();
 877         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 878         if (vlan)
 879                 dev_hold(vlan->dev);
 880         rcu_read_unlock_bh();
 881
 882         return vlan;
 883 }
 884
 885 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 886 {
 887         dev_put(vlan->dev);
 888 }
 889
 890 /*
 891  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 892  */
 893 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 894                           unsigned long arg)
 895 {
 896         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 897         struct macvlan_dev *vlan;
 898         void __user *argp = (void __user *)arg;
 899         struct ifreq __user *ifr = argp;
 900         unsigned int __user *up = argp;
 901         unsigned int u;
 902         int __user *sp = argp;
 903         int s;
 904         int ret;
 905
 906         switch (cmd) {
 907         case TUNSETIFF:
 908                 /* ignore the name, just look at flags */
 909                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 910                         return -EFAULT;
 911
 912                 ret = 0;
 913                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 914                         ret = -EINVAL;
 915                 else
 916                         q->flags = u;
 917
 918                 return ret;
 919
 920         case TUNGETIFF:
 921                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
 922                 if (!vlan)
 923                         return -ENOLINK;
 924
 925                 ret = 0;
 926                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 927                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 928                         ret = -EFAULT;
 929                 macvtap_put_vlan(vlan);
 930                 return ret;
 931
 932         case TUNGETFEATURES:
 933                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 934                         return -EFAULT;
 935                 return 0;
 936
 937         case TUNSETSNDBUF:
 938                 if (get_user(u, up))
 939                         return -EFAULT;
 940
 941                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 942                 return 0;
 943
 944         case TUNGETVNETHDRSZ:
 945                 s = q->vnet_hdr_sz;
 946                 if (put_user(s, sp))
 947                         return -EFAULT;
 948                 return 0;
 949
 950         case TUNSETVNETHDRSZ:
 951                 if (get_user(s, sp))
 952                         return -EFAULT;
 953                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 954                         return -EINVAL;
 955
 956                 q->vnet_hdr_sz = s;
 957                 return 0;
 958
 959         case TUNSETOFFLOAD:
 960                 /* let the user check for future flags */
 961                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 962                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 963                         return -EINVAL;
 964
 965                 /* TODO: only accept frames with the features that
 966                          got enabled for forwarded frames */
 967                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 968                         return  -EINVAL;
 969                 return 0;
 970
 971         default:
 972                 return -EINVAL;
 973         }
 974 }
 975
 976 #ifdef CONFIG_COMPAT
 977 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 978                                  unsigned long arg)
 979 {
 980         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 981 }
 982 #endif
 983
 984 static const struct file_operations macvtap_fops = {
 985         .owner          = THIS_MODULE,
 986         .open           = macvtap_open,
 987         .release        = macvtap_release,
 988         .aio_read       = macvtap_aio_read,
 989         .aio_write      = macvtap_aio_write,
 990         .poll           = macvtap_poll,
 991         .llseek         = no_llseek,
 992         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
 993 #ifdef CONFIG_COMPAT
 994         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
 995 #endif
 996 };
 997
 998 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 999                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1000 {
1001         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1002         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1003                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1004 }
1005
1006 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1007                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1008                            int flags)
1009 {
1010         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1011         int ret;
1012         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1013                 return -EINVAL;
1014         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1015                           flags & MSG_DONTWAIT);
1016         if (ret > total_len) {
1017                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1018                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1019         }
1020         return ret;
1021 }
1022
1023 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1024 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1025         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1026         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1027 };
1028
1029 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1030  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1031  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1032  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1033 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1034 {
1035         struct macvtap_queue *q;
1036         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1037                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1038         q = file->private_data;
1039         if (!q)
1040                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1041         return &q->sock;
1042 }
1043 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1044
1045 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1046                                 unsigned long event, void *ptr)
1047 {
1048         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1049         struct macvlan_dev *vlan;
1050         struct device *classdev;
1051         dev_t devt;
1052         int err;
1053
1054         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1055                 return NOTIFY_DONE;
1056
1057         vlan = netdev_priv(dev);
1058
1059         switch (event) {
1060         case NETDEV_REGISTER:
1061                 /* Create the device node here after the network device has
1062                  * been registered but before register_netdevice has
1063                  * finished running.
1064                  */
1065                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1066                 if (err)
1067                         return notifier_from_errno(err);
1068
1069                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1070                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1071                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1072                 if (IS_ERR(classdev)) {
1073                         macvtap_free_minor(vlan);
1074                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1075                 }
1076                 break;
1077         case NETDEV_UNREGISTER:
1078                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1079                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1080                 macvtap_free_minor(vlan);
1081                 break;
1082         }
1083
1084         return NOTIFY_DONE;
1085 }
1086
1087 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1088         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1089 };
1090
1091 static int macvtap_init(void)
1092 {
1093         int err;
1094
1095         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1096                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1097         if (err)
1098                 goto out1;
1099
1100         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1101         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1102         if (err)
1103                 goto out2;
1104
1105         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1106         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1107                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1108                 goto out3;
1109         }
1110
1111         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1112         if (err)
1113                 goto out4;
1114
1115         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1116         if (err)
1117                 goto out5;
1118
1119         return 0;
1120
1121 out5:
1122         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1123 out4:
1124         class_unregister(macvtap_class);
1125 out3:
1126         cdev_del(&macvtap_cdev);
1127 out2:
1128         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1129 out1:
1130         return err;
1131 }
1132 module_init(macvtap_init);
1133
1134 static void macvtap_exit(void)
1135 {
1136         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1137         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1138         class_unregister(macvtap_class);
1139         cdev_del(&macvtap_cdev);
1140         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1141 }
1142 module_exit(macvtap_exit);
1143
1144 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1145 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1146 MODULE_LICENSE("GPL");