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  */
  35 struct macvtap_queue {
  36         struct sock sk;
  37         struct socket sock;
  38         struct socket_wq wq;
  39         int vnet_hdr_sz;
  40         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  41         struct file *file;
  42         unsigned int flags;
  43         u16 queue_index;
  44         bool enabled;
  45         struct list_head next;
  46 };
  47
  48 static struct proto macvtap_proto = {
  49         .name = "macvtap",
  50         .owner = THIS_MODULE,
  51         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  52 };
  53
  54 /*
  55  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  56  */
  57 static dev_t macvtap_major;
  58 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  59 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  60 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  61
  62 #define GOODCOPY_LEN 128
  63 static struct class *macvtap_class;
  64 static struct cdev macvtap_cdev;
  65
  66 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  67
  68 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  69                       NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)
  70 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  71 /*
  72  * RCU usage:
  73  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  74  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  75  * or rtnl is held.
  76  *
  77  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  78  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  79  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  80  * macvtap_get_queue() fails.
  81  *
  82  * There may still be references to the struct sock inside of the
  83  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  84  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  85  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  86  */
  87
  88 static int macvtap_enable_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 = -EINVAL;
  93
  94         ASSERT_RTNL();
  95
  96         if (q->enabled)
  97                 goto out;
  98
  99         err = 0;
 100         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 101         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 102         q->enabled = true;
 103
 104         vlan->numvtaps++;
 105 out:
 106         return err;
 107 }
 108
 109 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 110                              struct macvtap_queue *q)
 111 {
 112         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 113         int err = -EBUSY;
 114
 115         rtnl_lock();
 116         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 117                 goto out;
 118
 119         err = 0;
 120         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 121         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 122         sock_hold(&q->sk);
 123
 124         q->file = file;
 125         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 126         q->enabled = true;
 127         file->private_data = q;
 128         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 129
 130         vlan->numvtaps++;
 131         vlan->numqueues++;
 132
 133 out:
 134         rtnl_unlock();
 135         return err;
 136 }
 137
 138 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 139 {
 140         struct macvlan_dev *vlan;
 141         struct macvtap_queue *nq;
 142
 143         ASSERT_RTNL();
 144         if (!q->enabled)
 145                 return -EINVAL;
 146
 147         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 148
 149         if (vlan) {
 150                 int index = q->queue_index;
 151                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 152                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 153                 nq->queue_index = index;
 154
 155                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 156                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 157                 q->enabled = false;
 158
 159                 vlan->numvtaps--;
 160         }
 161
 162         return 0;
 163 }
 164
 165 /*
 166  * The file owning the queue got closed, give up both
 167  * the reference that the files holds as well as the
 168  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 169  *
 170  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 171  * to the queue again after destroying it.
 172  */
 173 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 174 {
 175         struct macvlan_dev *vlan;
 176
 177         rtnl_lock();
 178         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 179
 180         if (vlan) {
 181                 if (q->enabled)
 182                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 183
 184                 vlan->numqueues--;
 185                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 186                 sock_put(&q->sk);
 187                 list_del_init(&q->next);
 188         }
 189
 190         rtnl_unlock();
 191
 192         synchronize_rcu();
 193         sock_put(&q->sk);
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 198  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 199  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 200  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 201  * of this function.
 202  */
 203 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 204                                                struct sk_buff *skb)
 205 {
 206         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 207         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 208         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 209          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 210          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 211          * racing against queue removal.
 212          */
 213         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 214         __u32 rxq;
 215
 216         if (!numvtaps)
 217                 goto out;
 218
 219         /* Check if we can use flow to select a queue */
 220         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 221         if (rxq) {
 222                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 223                 goto out;
 224         }
 225
 226         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 227                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 228
 229                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 230                         rxq -= numvtaps;
 231
 232                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 233                 goto out;
 234         }
 235
 236         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 237 out:
 238         return tap;
 239 }
 240
 241 /*
 242  * The net_device is going away, give up the reference
 243  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 244  * from the queues to NULL.
 245  */
 246 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 247 {
 248         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 249         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 250         int i, j = 0;
 251
 252         ASSERT_RTNL();
 253         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 254                 list_del_init(&q->next);
 255                 qlist[j++] = q;
 256                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 257                 if (q->enabled)
 258                         vlan->numvtaps--;
 259                 vlan->numqueues--;
 260         }
 261         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 262                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 263         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 264         BUG_ON(vlan->numqueues);
 265         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 266         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 267
 268         for (--j; j >= 0; j--)
 269                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 274  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 275  * the skb and put it into the receive queue.
 276  */
 277 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 278 {
 279         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 280         if (!q)
 281                 goto drop;
 282
 283         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 284                 goto drop;
 285
 286         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 287         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 288         return NET_RX_SUCCESS;
 289
 290 drop:
 291         kfree_skb(skb);
 292         return NET_RX_DROP;
 293 }
 294
 295 /*
 296  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 297  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 298  * forward, which macvlan cannot.
 299  */
 300 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 301 {
 302         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 303         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 304 }
 305
 306 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 307 {
 308         int retval = -ENOMEM;
 309
 310         mutex_lock(&minor_lock);
 311         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 312         if (retval >= 0) {
 313                 vlan->minor = retval;
 314         } else if (retval == -ENOSPC) {
 315                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 316                 retval = -EINVAL;
 317         }
 318         mutex_unlock(&minor_lock);
 319         return retval < 0 ? retval : 0;
 320 }
 321
 322 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 323 {
 324         mutex_lock(&minor_lock);
 325         if (vlan->minor) {
 326                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 327                 vlan->minor = 0;
 328         }
 329         mutex_unlock(&minor_lock);
 330 }
 331
 332 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 333 {
 334         struct net_device *dev = NULL;
 335         struct macvlan_dev *vlan;
 336
 337         mutex_lock(&minor_lock);
 338         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 339         if (vlan) {
 340                 dev = vlan->dev;
 341                 dev_hold(dev);
 342         }
 343         mutex_unlock(&minor_lock);
 344         return dev;
 345 }
 346
 347 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 348                            struct net_device *dev,
 349                            struct nlattr *tb[],
 350                            struct nlattr *data[])
 351 {
 352         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 353         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 354
 355         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 356          * tap support all offloads also.
 357          */
 358         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 359
 360         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 361          * because we can't undo what it does.
 362          */
 363         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 364                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 365 }
 366
 367 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 368                             struct list_head *head)
 369 {
 370         macvtap_del_queues(dev);
 371         macvlan_dellink(dev, head);
 372 }
 373
 374 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 375 {
 376         macvlan_common_setup(dev);
 377         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 378 }
 379
 380 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 381         .kind           = "macvtap",
 382         .setup          = macvtap_setup,
 383         .newlink        = macvtap_newlink,
 384         .dellink        = macvtap_dellink,
 385 };
 386
 387
 388 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 389 {
 390         wait_queue_head_t *wqueue;
 391
 392         if (!sock_writeable(sk) ||
 393             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 394                 return;
 395
 396         wqueue = sk_sleep(sk);
 397         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 398                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 399 }
 400
 401 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 402 {
 403         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 404 }
 405
 406 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 407 {
 408         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 409         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 410         struct macvtap_queue *q;
 411         int err;
 412
 413         err = -ENODEV;
 414         if (!dev)
 415                 goto out;
 416
 417         err = -ENOMEM;
 418         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 419                                              &macvtap_proto);
 420         if (!q)
 421                 goto out;
 422
 423         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 424         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 425         q->sock.type = SOCK_RAW;
 426         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 427         q->sock.file = file;
 428         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 429         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 430         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 431         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 432         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 433         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 434
 435         /*
 436          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 437          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 438          *
 439          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 440          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 441          */
 442         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 443                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 444
 445         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 446         if (err)
 447                 sock_put(&q->sk);
 448
 449 out:
 450         if (dev)
 451                 dev_put(dev);
 452
 453         return err;
 454 }
 455
 456 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 457 {
 458         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 459         macvtap_put_queue(q);
 460         return 0;
 461 }
 462
 463 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 464 {
 465         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 466         unsigned int mask = POLLERR;
 467
 468         if (!q)
 469                 goto out;
 470
 471         mask = 0;
 472         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 473
 474         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 475                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 476
 477         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 478             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 479              sock_writeable(&q->sk)))
 480                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 481
 482 out:
 483         return mask;
 484 }
 485
 486 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 487                                                 size_t len, size_t linear,
 488                                                 int noblock, int *err)
 489 {
 490         struct sk_buff *skb;
 491
 492         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 493         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 494                 linear = len;
 495
 496         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 497                                    err);
 498         if (!skb)
 499                 return NULL;
 500
 501         skb_reserve(skb, prepad);
 502         skb_put(skb, linear);
 503         skb->data_len = len - linear;
 504         skb->len += len - linear;
 505
 506         return skb;
 507 }
 508
 509 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 510 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 511                                   int offset, size_t count)
 512 {
 513         int len = iov_length(from, count) - offset;
 514         int copy = skb_headlen(skb);
 515         int size, offset1 = 0;
 516         int i = 0;
 517
 518         /* Skip over from offset */
 519         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 520                 offset -= from->iov_len;
 521                 ++from;
 522                 --count;
 523         }
 524
 525         /* copy up to skb headlen */
 526         while (count && (copy > 0)) {
 527                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 528                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 529                                    size))
 530                         return -EFAULT;
 531                 if (copy > size) {
 532                         ++from;
 533                         --count;
 534                         offset = 0;
 535                 } else
 536                         offset += size;
 537                 copy -= size;
 538                 offset1 += size;
 539         }
 540
 541         if (len == offset1)
 542                 return 0;
 543
 544         while (count--) {
 545                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 546                 int num_pages;
 547                 unsigned long base;
 548                 unsigned long truesize;
 549
 550                 len = from->iov_len - offset;
 551                 if (!len) {
 552                         offset = 0;
 553                         ++from;
 554                         continue;
 555                 }
 556                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 557                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 558                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 559                         return -EMSGSIZE;
 560                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 561                 if (num_pages != size) {
 562                         for (i = 0; i < num_pages; i++)
 563                                 put_page(page[i]);
 564                         return -EFAULT;
 565                 }
 566                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 567                 skb->data_len += len;
 568                 skb->len += len;
 569                 skb->truesize += truesize;
 570                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 571                 while (len) {
 572                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 573                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 574                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 575                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 576                         /* increase sk_wmem_alloc */
 577                         base += size;
 578                         len -= size;
 579                         i++;
 580                 }
 581                 offset = 0;
 582                 ++from;
 583         }
 584         return 0;
 585 }
 586
 587 /*
 588  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 589  * be shared with the tun/tap driver.
 590  */
 591 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 592                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 593 {
 594         unsigned short gso_type = 0;
 595         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 596                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 597                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 598                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 599                         break;
 600                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 601                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 602                         break;
 603                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 604                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 605                         break;
 606                 default:
 607                         return -EINVAL;
 608                 }
 609
 610                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 611                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 612
 613                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 614                         return -EINVAL;
 615         }
 616
 617         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 618                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 619                                           vnet_hdr->csum_offset))
 620                         return -EINVAL;
 621         }
 622
 623         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 624                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 625                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 626
 627                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 628                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 629                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 630         }
 631         return 0;
 632 }
 633
 634 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 635                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 636 {
 637         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 638
 639         if (skb_is_gso(skb)) {
 640                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 641
 642                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 643                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 644                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 645                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 646                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 647                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 648                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 649                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 650                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 651                 else
 652                         BUG();
 653                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 654                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 655         } else
 656                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 657
 658         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 659                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 660                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 661                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 662         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 663                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 664         } /* else everything is zero */
 665
 666         return 0;
 667 }
 668
 669
 670 /* Get packet from user space buffer */
 671 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 672                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 673                                 size_t count, int noblock)
 674 {
 675         struct sk_buff *skb;
 676         struct macvlan_dev *vlan;
 677         unsigned long len = total_len;
 678         int err;
 679         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 680         int vnet_hdr_len = 0;
 681         int copylen = 0;
 682         bool zerocopy = false;
 683
 684         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 685                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 686
 687                 err = -EINVAL;
 688                 if (len < vnet_hdr_len)
 689                         goto err;
 690                 len -= vnet_hdr_len;
 691
 692                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 693                                            sizeof(vnet_hdr));
 694                 if (err < 0)
 695                         goto err;
 696                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 697                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 698                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 699                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 700                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 701                 err = -EINVAL;
 702                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 703                         goto err;
 704         }
 705
 706         err = -EINVAL;
 707         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 708                 goto err;
 709
 710         err = -EMSGSIZE;
 711         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 712                 goto err;
 713
 714         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 715                 zerocopy = true;
 716
 717         if (zerocopy) {
 718                 /* Userspace may produce vectors with count greater than
 719                  * MAX_SKB_FRAGS, so we need to linearize parts of the skb
 720                  * to let the rest of data to be fit in the frags.
 721                  */
 722                 if (count > MAX_SKB_FRAGS) {
 723                         copylen = iov_length(iv, count - MAX_SKB_FRAGS);
 724                         if (copylen < vnet_hdr_len)
 725                                 copylen = 0;
 726                         else
 727                                 copylen -= vnet_hdr_len;
 728                 }
 729                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 730                  * room for skb expand head in case it is used.
 731                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 732                  */
 733                 if (copylen < vnet_hdr.hdr_len)
 734                         copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 735                 if (!copylen)
 736                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 737         } else
 738                 copylen = len;
 739
 740         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 741                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 742         if (!skb)
 743                 goto err;
 744
 745         if (zerocopy)
 746                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 747         else
 748                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 749                                                    len);
 750         if (err)
 751                 goto err_kfree;
 752
 753         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 754         skb_reset_mac_header(skb);
 755         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 756
 757         if (vnet_hdr_len) {
 758                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 759                 if (err)
 760                         goto err_kfree;
 761         }
 762
 763         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 764
 765         rcu_read_lock();
 766         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 767         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 768         if (zerocopy) {
 769                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 770                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 771                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 772         }
 773         if (vlan)
 774                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 775         else
 776                 kfree_skb(skb);
 777         rcu_read_unlock();
 778
 779         return total_len;
 780
 781 err_kfree:
 782         kfree_skb(skb);
 783
 784 err:
 785         rcu_read_lock();
 786         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 787         if (vlan)
 788                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 789         rcu_read_unlock();
 790
 791         return err;
 792 }
 793
 794 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 795                                  unsigned long count, loff_t pos)
 796 {
 797         struct file *file = iocb->ki_filp;
 798         ssize_t result = -ENOLINK;
 799         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 800
 801         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 802                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 803         return result;
 804 }
 805
 806 /* Put packet to the user space buffer */
 807 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 808                                 const struct sk_buff *skb,
 809                                 const struct iovec *iv, int len)
 810 {
 811         struct macvlan_dev *vlan;
 812         int ret;
 813         int vnet_hdr_len = 0;
 814         int vlan_offset = 0;
 815         int copied;
 816
 817         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 818                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 819                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 820                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 821                         return -EINVAL;
 822
 823                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 824                 if (ret)
 825                         return ret;
 826
 827                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 828                         return -EFAULT;
 829         }
 830         copied = vnet_hdr_len;
 831
 832         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 833                 len = min_t(int, skb->len, len);
 834         else {
 835                 int copy;
 836                 struct {
 837                         __be16 h_vlan_proto;
 838                         __be16 h_vlan_TCI;
 839                 } veth;
 840                 veth.h_vlan_proto = htons(ETH_P_8021Q);
 841                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 842
 843                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 844                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 845
 846                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 847                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 848                 len -= copy;
 849                 copied += copy;
 850                 if (ret || !len)
 851                         goto done;
 852
 853                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 854                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 855                 len -= copy;
 856                 copied += copy;
 857                 if (ret || !len)
 858                         goto done;
 859         }
 860
 861         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 862         copied += len;
 863
 864 done:
 865         rcu_read_lock();
 866         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 867         if (vlan)
 868                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
 869         rcu_read_unlock();
 870
 871         return ret ? ret : copied;
 872 }
 873
 874 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 875                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 876                                int noblock)
 877 {
 878         DEFINE_WAIT(wait);
 879         struct sk_buff *skb;
 880         ssize_t ret = 0;
 881
 882         while (len) {
 883                 if (!noblock)
 884                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 885                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 886
 887                 /* Read frames from the queue */
 888                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 889                 if (!skb) {
 890                         if (noblock) {
 891                                 ret = -EAGAIN;
 892                                 break;
 893                         }
 894                         if (signal_pending(current)) {
 895                                 ret = -ERESTARTSYS;
 896                                 break;
 897                         }
 898                         /* Nothing to read, let's sleep */
 899                         schedule();
 900                         continue;
 901                 }
 902                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 903                 kfree_skb(skb);
 904                 break;
 905         }
 906
 907         if (!noblock)
 908                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 909         return ret;
 910 }
 911
 912 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 913                                 unsigned long count, loff_t pos)
 914 {
 915         struct file *file = iocb->ki_filp;
 916         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 917         ssize_t len, ret = 0;
 918
 919         len = iov_length(iv, count);
 920         if (len < 0) {
 921                 ret = -EINVAL;
 922                 goto out;
 923         }
 924
 925         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 926         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 927 out:
 928         return ret;
 929 }
 930
 931 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 932 {
 933         struct macvlan_dev *vlan;
 934
 935         ASSERT_RTNL();
 936         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 937         if (vlan)
 938                 dev_hold(vlan->dev);
 939
 940         return vlan;
 941 }
 942
 943 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 944 {
 945         dev_put(vlan->dev);
 946 }
 947
 948 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 949 {
 950         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 951         struct macvlan_dev *vlan;
 952         int ret;
 953
 954         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 955         if (!vlan)
 956                 return -EINVAL;
 957
 958         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 959                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 960         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 961                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 962         else
 963                 ret = -EINVAL;
 964
 965         macvtap_put_vlan(vlan);
 966         return ret;
 967 }
 968
 969 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 970 {
 971         struct macvlan_dev *vlan;
 972         netdev_features_t features;
 973         netdev_features_t feature_mask = 0;
 974
 975         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 976         if (!vlan)
 977                 return -ENOLINK;
 978
 979         features = vlan->dev->features;
 980
 981         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 982                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 983
 984                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 985                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 986                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 987                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 988                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 989                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 990                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 991                 }
 992
 993                 if (arg & TUN_F_UFO)
 994                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
 995         }
 996
 997         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 998          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 999          * accept TSO frames and turning it off means that user space
1000          * does not support TSO.
1001          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
1002          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
1003          * user-space will not receive TSO frames.
1004          */
1005         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
1006                 features |= RX_OFFLOADS;
1007         else
1008                 features &= ~RX_OFFLOADS;
1009
1010         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
1011          * reflect user expectations.
1012          */
1013         vlan->tap_features = vlan->dev->features &
1014                             (feature_mask | ~TUN_OFFLOADS);
1015         vlan->set_features = features;
1016         netdev_update_features(vlan->dev);
1017
1018         return 0;
1019 }
1020
1021 /*
1022  * provide compatibility with generic tun/tap interface
1023  */
1024 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1025                           unsigned long arg)
1026 {
1027         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1028         struct macvlan_dev *vlan;
1029         void __user *argp = (void __user *)arg;
1030         struct ifreq __user *ifr = argp;
1031         unsigned int __user *up = argp;
1032         unsigned int u;
1033         int __user *sp = argp;
1034         int s;
1035         int ret;
1036
1037         switch (cmd) {
1038         case TUNSETIFF:
1039                 /* ignore the name, just look at flags */
1040                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1041                         return -EFAULT;
1042
1043                 ret = 0;
1044                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
1045                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1046                         ret = -EINVAL;
1047                 else
1048                         q->flags = u;
1049
1050                 return ret;
1051
1052         case TUNGETIFF:
1053                 rtnl_lock();
1054                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1055                 if (!vlan) {
1056                         rtnl_unlock();
1057                         return -ENOLINK;
1058                 }
1059
1060                 ret = 0;
1061                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1062                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1063                         ret = -EFAULT;
1064                 macvtap_put_vlan(vlan);
1065                 rtnl_unlock();
1066                 return ret;
1067
1068         case TUNSETQUEUE:
1069                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1070                         return -EFAULT;
1071                 rtnl_lock();
1072                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1073                 rtnl_unlock();
1074
1075         case TUNGETFEATURES:
1076                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1077                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1078                         return -EFAULT;
1079                 return 0;
1080
1081         case TUNSETSNDBUF:
1082                 if (get_user(u, up))
1083                         return -EFAULT;
1084
1085                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1086                 return 0;
1087
1088         case TUNGETVNETHDRSZ:
1089                 s = q->vnet_hdr_sz;
1090                 if (put_user(s, sp))
1091                         return -EFAULT;
1092                 return 0;
1093
1094         case TUNSETVNETHDRSZ:
1095                 if (get_user(s, sp))
1096                         return -EFAULT;
1097                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1098                         return -EINVAL;
1099
1100                 q->vnet_hdr_sz = s;
1101                 return 0;
1102
1103         case TUNSETOFFLOAD:
1104                 /* let the user check for future flags */
1105                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1106                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1107                         return -EINVAL;
1108
1109                 /* TODO: only accept frames with the features that
1110                          got enabled for forwarded frames */
1111                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
1112                         return  -EINVAL;
1113                 rtnl_lock();
1114                 ret = set_offload(q, arg);
1115                 rtnl_unlock();
1116                 return ret;
1117
1118         default:
1119                 return -EINVAL;
1120         }
1121 }
1122
1123 #ifdef CONFIG_COMPAT
1124 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1125                                  unsigned long arg)
1126 {
1127         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1128 }
1129 #endif
1130
1131 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1132         .owner          = THIS_MODULE,
1133         .open           = macvtap_open,
1134         .release        = macvtap_release,
1135         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1136         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1137         .poll           = macvtap_poll,
1138         .llseek         = no_llseek,
1139         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1140 #ifdef CONFIG_COMPAT
1141         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1142 #endif
1143 };
1144
1145 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1146                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1147 {
1148         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1149         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1150                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1151 }
1152
1153 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1154                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1155                            int flags)
1156 {
1157         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1158         int ret;
1159         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1160                 return -EINVAL;
1161         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1162                           flags & MSG_DONTWAIT);
1163         if (ret > total_len) {
1164                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1165                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1166         }
1167         return ret;
1168 }
1169
1170 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1171 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1172         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1173         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1174 };
1175
1176 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1177  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1178  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1179  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1180 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1181 {
1182         struct macvtap_queue *q;
1183         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1184                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1185         q = file->private_data;
1186         if (!q)
1187                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1188         return &q->sock;
1189 }
1190 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1191
1192 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1193                                 unsigned long event, void *ptr)
1194 {
1195         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1196         struct macvlan_dev *vlan;
1197         struct device *classdev;
1198         dev_t devt;
1199         int err;
1200
1201         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1202                 return NOTIFY_DONE;
1203
1204         vlan = netdev_priv(dev);
1205
1206         switch (event) {
1207         case NETDEV_REGISTER:
1208                 /* Create the device node here after the network device has
1209                  * been registered but before register_netdevice has
1210                  * finished running.
1211                  */
1212                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1213                 if (err)
1214                         return notifier_from_errno(err);
1215
1216                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1217                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1218                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1219                 if (IS_ERR(classdev)) {
1220                         macvtap_free_minor(vlan);
1221                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1222                 }
1223                 break;
1224         case NETDEV_UNREGISTER:
1225                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1226                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1227                 macvtap_free_minor(vlan);
1228                 break;
1229         }
1230
1231         return NOTIFY_DONE;
1232 }
1233
1234 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1235         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1236 };
1237
1238 static int macvtap_init(void)
1239 {
1240         int err;
1241
1242         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1243                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1244         if (err)
1245                 goto out1;
1246
1247         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1248         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1249         if (err)
1250                 goto out2;
1251
1252         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1253         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1254                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1255                 goto out3;
1256         }
1257
1258         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1259         if (err)
1260                 goto out4;
1261
1262         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1263         if (err)
1264                 goto out5;
1265
1266         return 0;
1267
1268 out5:
1269         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1270 out4:
1271         class_unregister(macvtap_class);
1272 out3:
1273         cdev_del(&macvtap_cdev);
1274 out2:
1275         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1276 out1:
1277         return err;
1278 }
1279 module_init(macvtap_init);
1280
1281 static void macvtap_exit(void)
1282 {
1283         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1284         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1285         class_unregister(macvtap_class);
1286         cdev_del(&macvtap_cdev);
1287         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1288 }
1289 module_exit(macvtap_exit);
1290
1291 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1292 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1293 MODULE_LICENSE("GPL");