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 #include <net/flow_keys.h>
  25
  26 /*
  27  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  28  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  29  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  30  * implemented in hardware on the underlying device.
  31  *
  32  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  33  * mechanism.
  34  *
  35  * TODO: multiqueue support is currently not implemented, even though
  36  * macvtap is basically prepared for that. We will need to add this
  37  * here as well as in virtio-net and qemu to get line rate on 10gbit
  38  * adapters from a guest.
  39  */
  40 struct macvtap_queue {
  41         struct sock sk;
  42         struct socket sock;
  43         struct socket_wq wq;
  44         int vnet_hdr_sz;
  45         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  46         struct file *file;
  47         unsigned int flags;
  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 /*
  89  * get_slot: return a [unused/occupied] slot in vlan->taps[]:
  90  *      - if 'q' is NULL, return the first empty slot;
  91  *      - otherwise, return the slot this pointer occupies.
  92  */
  93 static int get_slot(struct macvlan_dev *vlan, struct macvtap_queue *q)
  94 {
  95         int i;
  96
  97         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES; i++) {
  98                 if (rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
  99                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock)) == q)
 100                         return i;
 101         }
 102
 103         /* Should never happen */
 104         BUG_ON(1);
 105 }
 106
 107 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 108                                 struct macvtap_queue *q)
 109 {
 110         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 111         int index;
 112         int err = -EBUSY;
 113
 114         spin_lock(&macvtap_lock);
 115         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 116                 goto out;
 117
 118         err = 0;
 119         index = get_slot(vlan, NULL);
 120         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 121         rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], q);
 122         sock_hold(&q->sk);
 123
 124         q->file = file;
 125         file->private_data = q;
 126
 127         vlan->numvtaps++;
 128
 129 out:
 130         spin_unlock(&macvtap_lock);
 131         return err;
 132 }
 133
 134 /*
 135  * The file owning the queue got closed, give up both
 136  * the reference that the files holds as well as the
 137  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 138  *
 139  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 140  * to the queue again after destroying it.
 141  */
 142 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 143 {
 144         struct macvlan_dev *vlan;
 145
 146         spin_lock(&macvtap_lock);
 147         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 148                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 149         if (vlan) {
 150                 int index = get_slot(vlan, q);
 151
 152                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[index], NULL);
 153                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 154                 sock_put(&q->sk);
 155                 --vlan->numvtaps;
 156         }
 157
 158         spin_unlock(&macvtap_lock);
 159
 160         synchronize_rcu();
 161         sock_put(&q->sk);
 162 }
 163
 164 /*
 165  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 166  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 167  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 168  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 169  * of this function.
 170  */
 171 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 172                                                struct sk_buff *skb)
 173 {
 174         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 175         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 176         int numvtaps = vlan->numvtaps;
 177         __u32 rxq;
 178
 179         if (!numvtaps)
 180                 goto out;
 181
 182         /* Check if we can use flow to select a queue */
 183         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 184         if (rxq) {
 185                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 186                 if (tap)
 187                         goto out;
 188         }
 189
 190         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 191                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 192
 193                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 194                         rxq -= numvtaps;
 195
 196                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 197                 if (tap)
 198                         goto out;
 199         }
 200
 201         /* Everything failed - find first available queue */
 202         for (rxq = 0; rxq < MAX_MACVTAP_QUEUES; rxq++) {
 203                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 204                 if (tap)
 205                         break;
 206         }
 207
 208 out:
 209         return tap;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * The net_device is going away, give up the reference
 214  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 215  * from the queues to NULL.
 216  */
 217 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 218 {
 219         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 220         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 221         int i, j = 0;
 222
 223         /* macvtap_put_queue can free some slots, so go through all slots */
 224         spin_lock(&macvtap_lock);
 225         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES && vlan->numvtaps; i++) {
 226                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 227                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 228                 if (q) {
 229                         qlist[j++] = q;
 230                         RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 231                         RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 232                         vlan->numvtaps--;
 233                 }
 234         }
 235         BUG_ON(vlan->numvtaps != 0);
 236         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 237         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 238         spin_unlock(&macvtap_lock);
 239
 240         synchronize_rcu();
 241
 242         for (--j; j >= 0; j--)
 243                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 248  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 249  * the skb and put it into the receive queue.
 250  */
 251 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 252 {
 253         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 254         if (!q)
 255                 goto drop;
 256
 257         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 258                 goto drop;
 259
 260         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 261         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 262         return NET_RX_SUCCESS;
 263
 264 drop:
 265         kfree_skb(skb);
 266         return NET_RX_DROP;
 267 }
 268
 269 /*
 270  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 271  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 272  * forward, which macvlan cannot.
 273  */
 274 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 275 {
 276         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 277         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 278 }
 279
 280 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 281 {
 282         int retval = -ENOMEM;
 283
 284         mutex_lock(&minor_lock);
 285         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 286         if (retval >= 0) {
 287                 vlan->minor = retval;
 288         } else if (retval == -ENOSPC) {
 289                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 290                 retval = -EINVAL;
 291         }
 292         mutex_unlock(&minor_lock);
 293         return retval < 0 ? retval : 0;
 294 }
 295
 296 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 297 {
 298         mutex_lock(&minor_lock);
 299         if (vlan->minor) {
 300                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 301                 vlan->minor = 0;
 302         }
 303         mutex_unlock(&minor_lock);
 304 }
 305
 306 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 307 {
 308         struct net_device *dev = NULL;
 309         struct macvlan_dev *vlan;
 310
 311         mutex_lock(&minor_lock);
 312         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 313         if (vlan) {
 314                 dev = vlan->dev;
 315                 dev_hold(dev);
 316         }
 317         mutex_unlock(&minor_lock);
 318         return dev;
 319 }
 320
 321 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 322                            struct net_device *dev,
 323                            struct nlattr *tb[],
 324                            struct nlattr *data[])
 325 {
 326         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 327          * because we can't undo what it does.
 328          */
 329         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 330                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 331 }
 332
 333 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 334                             struct list_head *head)
 335 {
 336         macvtap_del_queues(dev);
 337         macvlan_dellink(dev, head);
 338 }
 339
 340 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 341 {
 342         macvlan_common_setup(dev);
 343         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 344 }
 345
 346 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 347         .kind           = "macvtap",
 348         .setup          = macvtap_setup,
 349         .newlink        = macvtap_newlink,
 350         .dellink        = macvtap_dellink,
 351 };
 352
 353
 354 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 355 {
 356         wait_queue_head_t *wqueue;
 357
 358         if (!sock_writeable(sk) ||
 359             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 360                 return;
 361
 362         wqueue = sk_sleep(sk);
 363         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 364                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 365 }
 366
 367 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 368 {
 369         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 370 }
 371
 372 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 373 {
 374         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 375         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 376         struct macvtap_queue *q;
 377         int err;
 378
 379         err = -ENODEV;
 380         if (!dev)
 381                 goto out;
 382
 383         err = -ENOMEM;
 384         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 385                                              &macvtap_proto);
 386         if (!q)
 387                 goto out;
 388
 389         q->sock.wq = &q->wq;
 390         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 391         q->sock.type = SOCK_RAW;
 392         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 393         q->sock.file = file;
 394         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 395         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 396         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 397         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 398         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 399         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 400
 401         /*
 402          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 403          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 404          *
 405          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 406          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 407          */
 408         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 409                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 410
 411         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 412         if (err)
 413                 sock_put(&q->sk);
 414
 415 out:
 416         if (dev)
 417                 dev_put(dev);
 418
 419         return err;
 420 }
 421
 422 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 423 {
 424         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 425         macvtap_put_queue(q);
 426         return 0;
 427 }
 428
 429 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 430 {
 431         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 432         unsigned int mask = POLLERR;
 433
 434         if (!q)
 435                 goto out;
 436
 437         mask = 0;
 438         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 439
 440         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 441                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 442
 443         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 444             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 445              sock_writeable(&q->sk)))
 446                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 447
 448 out:
 449         return mask;
 450 }
 451
 452 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 453                                                 size_t len, size_t linear,
 454                                                 int noblock, int *err)
 455 {
 456         struct sk_buff *skb;
 457
 458         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 459         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 460                 linear = len;
 461
 462         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 463                                    err);
 464         if (!skb)
 465                 return NULL;
 466
 467         skb_reserve(skb, prepad);
 468         skb_put(skb, linear);
 469         skb->data_len = len - linear;
 470         skb->len += len - linear;
 471
 472         return skb;
 473 }
 474
 475 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 476 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 477                                   int offset, size_t count)
 478 {
 479         int len = iov_length(from, count) - offset;
 480         int copy = skb_headlen(skb);
 481         int size, offset1 = 0;
 482         int i = 0;
 483
 484         /* Skip over from offset */
 485         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 486                 offset -= from->iov_len;
 487                 ++from;
 488                 --count;
 489         }
 490
 491         /* copy up to skb headlen */
 492         while (count && (copy > 0)) {
 493                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 494                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 495                                    size))
 496                         return -EFAULT;
 497                 if (copy > size) {
 498                         ++from;
 499                         --count;
 500                         offset = 0;
 501                 } else
 502                         offset += size;
 503                 copy -= size;
 504                 offset1 += size;
 505         }
 506
 507         if (len == offset1)
 508                 return 0;
 509
 510         while (count--) {
 511                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 512                 int num_pages;
 513                 unsigned long base;
 514                 unsigned long truesize;
 515
 516                 len = from->iov_len - offset;
 517                 if (!len) {
 518                         offset = 0;
 519                         ++from;
 520                         continue;
 521                 }
 522                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 523                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 524                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 525                         return -EMSGSIZE;
 526                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 527                 if (num_pages != size) {
 528                         for (i = 0; i < num_pages; i++)
 529                                 put_page(page[i]);
 530                         return -EFAULT;
 531                 }
 532                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 533                 skb->data_len += len;
 534                 skb->len += len;
 535                 skb->truesize += truesize;
 536                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 537                 while (len) {
 538                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 539                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 540                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 541                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 542                         /* increase sk_wmem_alloc */
 543                         base += size;
 544                         len -= size;
 545                         i++;
 546                 }
 547                 offset = 0;
 548                 ++from;
 549         }
 550         return 0;
 551 }
 552
 553 /*
 554  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 555  * be shared with the tun/tap driver.
 556  */
 557 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 558                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 559 {
 560         unsigned short gso_type = 0;
 561         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 562                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 563                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 564                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 565                         break;
 566                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 567                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 568                         break;
 569                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 570                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 571                         break;
 572                 default:
 573                         return -EINVAL;
 574                 }
 575
 576                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 577                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 578
 579                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 580                         return -EINVAL;
 581         }
 582
 583         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 584                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 585                                           vnet_hdr->csum_offset))
 586                         return -EINVAL;
 587         }
 588
 589         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 590                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 591                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 592
 593                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 594                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 595                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 596         }
 597         return 0;
 598 }
 599
 600 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 601                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 602 {
 603         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 604
 605         if (skb_is_gso(skb)) {
 606                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 607
 608                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 609                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 610                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 611                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 612                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 613                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 614                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 615                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 616                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 617                 else
 618                         BUG();
 619                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 620                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 621         } else
 622                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 623
 624         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 625                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 626                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 627                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 628         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 629                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 630         } /* else everything is zero */
 631
 632         return 0;
 633 }
 634
 635
 636 /* Get packet from user space buffer */
 637 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 638                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 639                                 size_t count, int noblock)
 640 {
 641         struct sk_buff *skb;
 642         struct macvlan_dev *vlan;
 643         unsigned long len = total_len;
 644         int err;
 645         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 646         int vnet_hdr_len = 0;
 647         int copylen = 0;
 648         bool zerocopy = false;
 649         struct flow_keys keys;
 650
 651         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 652                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 653
 654                 err = -EINVAL;
 655                 if (len < vnet_hdr_len)
 656                         goto err;
 657                 len -= vnet_hdr_len;
 658
 659                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 660                                            sizeof(vnet_hdr));
 661                 if (err < 0)
 662                         goto err;
 663                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 664                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 665                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 666                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 667                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 668                 err = -EINVAL;
 669                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 670                         goto err;
 671         }
 672
 673         err = -EINVAL;
 674         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 675                 goto err;
 676
 677         err = -EMSGSIZE;
 678         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 679                 goto err;
 680
 681         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 682                 zerocopy = true;
 683
 684         if (zerocopy) {
 685                 /* Userspace may produce vectors with count greater than
 686                  * MAX_SKB_FRAGS, so we need to linearize parts of the skb
 687                  * to let the rest of data to be fit in the frags.
 688                  */
 689                 if (count > MAX_SKB_FRAGS) {
 690                         copylen = iov_length(iv, count - MAX_SKB_FRAGS);
 691                         if (copylen < vnet_hdr_len)
 692                                 copylen = 0;
 693                         else
 694                                 copylen -= vnet_hdr_len;
 695                 }
 696                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 697                  * room for skb expand head in case it is used.
 698                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 699                  */
 700                 if (copylen < vnet_hdr.hdr_len)
 701                         copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 702                 if (!copylen)
 703                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 704         } else
 705                 copylen = len;
 706
 707         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 708                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 709         if (!skb)
 710                 goto err;
 711
 712         if (zerocopy)
 713                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 714         else
 715                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 716                                                    len);
 717         if (err)
 718                 goto err_kfree;
 719
 720         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 721         skb_reset_mac_header(skb);
 722         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 723
 724         if (vnet_hdr_len) {
 725                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 726                 if (err)
 727                         goto err_kfree;
 728         }
 729
 730         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL)
 731                 skb_set_transport_header(skb, skb_checksum_start_offset(skb));
 732         else if (skb_flow_dissect(skb, &keys))
 733                 skb_set_transport_header(skb, keys.thoff);
 734         else
 735                 skb_set_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 736
 737         rcu_read_lock_bh();
 738         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 739         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 740         if (zerocopy) {
 741                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 742                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 743                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 744         }
 745         if (vlan)
 746                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 747         else
 748                 kfree_skb(skb);
 749         rcu_read_unlock_bh();
 750
 751         return total_len;
 752
 753 err_kfree:
 754         kfree_skb(skb);
 755
 756 err:
 757         rcu_read_lock_bh();
 758         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 759         if (vlan)
 760                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 761         rcu_read_unlock_bh();
 762
 763         return err;
 764 }
 765
 766 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 767                                  unsigned long count, loff_t pos)
 768 {
 769         struct file *file = iocb->ki_filp;
 770         ssize_t result = -ENOLINK;
 771         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 772
 773         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 774                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 775         return result;
 776 }
 777
 778 /* Put packet to the user space buffer */
 779 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 780                                 const struct sk_buff *skb,
 781                                 const struct iovec *iv, int len)
 782 {
 783         struct macvlan_dev *vlan;
 784         int ret;
 785         int vnet_hdr_len = 0;
 786         int vlan_offset = 0;
 787         int copied;
 788
 789         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 790                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 791                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 792                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 793                         return -EINVAL;
 794
 795                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 796                 if (ret)
 797                         return ret;
 798
 799                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 800                         return -EFAULT;
 801         }
 802         copied = vnet_hdr_len;
 803
 804         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 805                 len = min_t(int, skb->len, len);
 806         else {
 807                 int copy;
 808                 struct {
 809                         __be16 h_vlan_proto;
 810                         __be16 h_vlan_TCI;
 811                 } veth;
 812                 veth.h_vlan_proto = htons(ETH_P_8021Q);
 813                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 814
 815                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 816                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 817
 818                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 819                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 820                 len -= copy;
 821                 copied += copy;
 822                 if (ret || !len)
 823                         goto done;
 824
 825                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 826                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 827                 len -= copy;
 828                 copied += copy;
 829                 if (ret || !len)
 830                         goto done;
 831         }
 832
 833         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 834         copied += len;
 835
 836 done:
 837         rcu_read_lock_bh();
 838         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 839         if (vlan)
 840                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
 841         rcu_read_unlock_bh();
 842
 843         return ret ? ret : copied;
 844 }
 845
 846 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 847                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 848                                int noblock)
 849 {
 850         DEFINE_WAIT(wait);
 851         struct sk_buff *skb;
 852         ssize_t ret = 0;
 853
 854         while (len) {
 855                 prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 856
 857                 /* Read frames from the queue */
 858                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 859                 if (!skb) {
 860                         if (noblock) {
 861                                 ret = -EAGAIN;
 862                                 break;
 863                         }
 864                         if (signal_pending(current)) {
 865                                 ret = -ERESTARTSYS;
 866                                 break;
 867                         }
 868                         /* Nothing to read, let's sleep */
 869                         schedule();
 870                         continue;
 871                 }
 872                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 873                 kfree_skb(skb);
 874                 break;
 875         }
 876
 877         finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 878         return ret;
 879 }
 880
 881 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 882                                 unsigned long count, loff_t pos)
 883 {
 884         struct file *file = iocb->ki_filp;
 885         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 886         ssize_t len, ret = 0;
 887
 888         len = iov_length(iv, count);
 889         if (len < 0) {
 890                 ret = -EINVAL;
 891                 goto out;
 892         }
 893
 894         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 895         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 896 out:
 897         return ret;
 898 }
 899
 900 /*
 901  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 902  */
 903 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 904                           unsigned long arg)
 905 {
 906         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 907         struct macvlan_dev *vlan;
 908         void __user *argp = (void __user *)arg;
 909         struct ifreq __user *ifr = argp;
 910         unsigned int __user *up = argp;
 911         unsigned int u;
 912         int __user *sp = argp;
 913         int s;
 914         int ret;
 915
 916         switch (cmd) {
 917         case TUNSETIFF:
 918                 /* ignore the name, just look at flags */
 919                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 920                         return -EFAULT;
 921
 922                 ret = 0;
 923                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 924                         ret = -EINVAL;
 925                 else
 926                         q->flags = u;
 927
 928                 return ret;
 929
 930         case TUNGETIFF:
 931                 rcu_read_lock_bh();
 932                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 933                 if (vlan)
 934                         dev_hold(vlan->dev);
 935                 rcu_read_unlock_bh();
 936
 937                 if (!vlan)
 938                         return -ENOLINK;
 939
 940                 ret = 0;
 941                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 942                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 943                         ret = -EFAULT;
 944                 dev_put(vlan->dev);
 945                 return ret;
 946
 947         case TUNGETFEATURES:
 948                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 949                         return -EFAULT;
 950                 return 0;
 951
 952         case TUNSETSNDBUF:
 953                 if (get_user(u, up))
 954                         return -EFAULT;
 955
 956                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 957                 return 0;
 958
 959         case TUNGETVNETHDRSZ:
 960                 s = q->vnet_hdr_sz;
 961                 if (put_user(s, sp))
 962                         return -EFAULT;
 963                 return 0;
 964
 965         case TUNSETVNETHDRSZ:
 966                 if (get_user(s, sp))
 967                         return -EFAULT;
 968                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 969                         return -EINVAL;
 970
 971                 q->vnet_hdr_sz = s;
 972                 return 0;
 973
 974         case TUNSETOFFLOAD:
 975                 /* let the user check for future flags */
 976                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 977                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 978                         return -EINVAL;
 979
 980                 /* TODO: only accept frames with the features that
 981                          got enabled for forwarded frames */
 982                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 983                         return  -EINVAL;
 984                 return 0;
 985
 986         default:
 987                 return -EINVAL;
 988         }
 989 }
 990
 991 #ifdef CONFIG_COMPAT
 992 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 993                                  unsigned long arg)
 994 {
 995         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 996 }
 997 #endif
 998
 999 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1000         .owner          = THIS_MODULE,
1001         .open           = macvtap_open,
1002         .release        = macvtap_release,
1003         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1004         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1005         .poll           = macvtap_poll,
1006         .llseek         = no_llseek,
1007         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1008 #ifdef CONFIG_COMPAT
1009         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1010 #endif
1011 };
1012
1013 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1014                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1015 {
1016         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1017         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1018                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1019 }
1020
1021 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1022                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1023                            int flags)
1024 {
1025         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1026         int ret;
1027         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1028                 return -EINVAL;
1029         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1030                           flags & MSG_DONTWAIT);
1031         if (ret > total_len) {
1032                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1033                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1034         }
1035         return ret;
1036 }
1037
1038 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1039 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1040         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1041         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1042 };
1043
1044 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1045  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1046  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1047  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1048 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1049 {
1050         struct macvtap_queue *q;
1051         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1052                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1053         q = file->private_data;
1054         if (!q)
1055                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1056         return &q->sock;
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1059
1060 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1061                                 unsigned long event, void *ptr)
1062 {
1063         struct net_device *dev = ptr;
1064         struct macvlan_dev *vlan;
1065         struct device *classdev;
1066         dev_t devt;
1067         int err;
1068
1069         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1070                 return NOTIFY_DONE;
1071
1072         vlan = netdev_priv(dev);
1073
1074         switch (event) {
1075         case NETDEV_REGISTER:
1076                 /* Create the device node here after the network device has
1077                  * been registered but before register_netdevice has
1078                  * finished running.
1079                  */
1080                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1081                 if (err)
1082                         return notifier_from_errno(err);
1083
1084                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1085                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1086                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1087                 if (IS_ERR(classdev)) {
1088                         macvtap_free_minor(vlan);
1089                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1090                 }
1091                 break;
1092         case NETDEV_UNREGISTER:
1093                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1094                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1095                 macvtap_free_minor(vlan);
1096                 break;
1097         }
1098
1099         return NOTIFY_DONE;
1100 }
1101
1102 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1103         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1104 };
1105
1106 static int macvtap_init(void)
1107 {
1108         int err;
1109
1110         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1111                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1112         if (err)
1113                 goto out1;
1114
1115         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1116         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1117         if (err)
1118                 goto out2;
1119
1120         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1121         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1122                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1123                 goto out3;
1124         }
1125
1126         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1127         if (err)
1128                 goto out4;
1129
1130         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1131         if (err)
1132                 goto out5;
1133
1134         return 0;
1135
1136 out5:
1137         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1138 out4:
1139         class_unregister(macvtap_class);
1140 out3:
1141         cdev_del(&macvtap_cdev);
1142 out2:
1143         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1144 out1:
1145         return err;
1146 }
1147 module_init(macvtap_init);
1148
1149 static void macvtap_exit(void)
1150 {
1151         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1152         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1153         class_unregister(macvtap_class);
1154         cdev_del(&macvtap_cdev);
1155         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1156 }
1157 module_exit(macvtap_exit);
1158
1159 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1160 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1161 MODULE_LICENSE("GPL");