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 /*
  69  * RCU usage:
  70  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  71  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  72  * or rtnl is held.
  73  *
  74  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  75  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  76  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  77  * macvtap_get_queue() fails.
  78  *
  79  * There may still be references to the struct sock inside of the
  80  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  81  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  82  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  83  */
  84
  85 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
  86                                 struct macvtap_queue *q)
  87 {
  88         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
  89         int err = -EINVAL;
  90
  91         ASSERT_RTNL();
  92
  93         if (q->enabled)
  94                 goto out;
  95
  96         err = 0;
  97         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
  98         q->queue_index = vlan->numvtaps;
  99         q->enabled = true;
 100
 101         vlan->numvtaps++;
 102 out:
 103         return err;
 104 }
 105
 106 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 107                              struct macvtap_queue *q)
 108 {
 109         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 110         int err = -EBUSY;
 111
 112         rtnl_lock();
 113         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 114                 goto out;
 115
 116         err = 0;
 117         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 118         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 119         sock_hold(&q->sk);
 120
 121         q->file = file;
 122         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 123         q->enabled = true;
 124         file->private_data = q;
 125         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 126
 127         vlan->numvtaps++;
 128         vlan->numqueues++;
 129
 130 out:
 131         rtnl_unlock();
 132         return err;
 133 }
 134
 135 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 136 {
 137         struct macvlan_dev *vlan;
 138         struct macvtap_queue *nq;
 139
 140         ASSERT_RTNL();
 141         if (!q->enabled)
 142                 return -EINVAL;
 143
 144         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 145
 146         if (vlan) {
 147                 int index = q->queue_index;
 148                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 149                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 150                 nq->queue_index = index;
 151
 152                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 153                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 154                 q->enabled = false;
 155
 156                 vlan->numvtaps--;
 157         }
 158
 159         return 0;
 160 }
 161
 162 /*
 163  * The file owning the queue got closed, give up both
 164  * the reference that the files holds as well as the
 165  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 166  *
 167  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 168  * to the queue again after destroying it.
 169  */
 170 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 171 {
 172         struct macvlan_dev *vlan;
 173
 174         rtnl_lock();
 175         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 176
 177         if (vlan) {
 178                 if (q->enabled)
 179                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 180
 181                 vlan->numqueues--;
 182                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 183                 sock_put(&q->sk);
 184                 list_del_init(&q->next);
 185         }
 186
 187         rtnl_unlock();
 188
 189         synchronize_rcu();
 190         sock_put(&q->sk);
 191 }
 192
 193 /*
 194  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 195  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 196  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 197  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 198  * of this function.
 199  */
 200 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 201                                                struct sk_buff *skb)
 202 {
 203         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 204         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 205         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 206          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 207          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 208          * racing against queue removal.
 209          */
 210         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 211         __u32 rxq;
 212
 213         if (!numvtaps)
 214                 goto out;
 215
 216         /* Check if we can use flow to select a queue */
 217         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 218         if (rxq) {
 219                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 220                 goto out;
 221         }
 222
 223         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 224                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 225
 226                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 227                         rxq -= numvtaps;
 228
 229                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 230                 goto out;
 231         }
 232
 233         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 234 out:
 235         return tap;
 236 }
 237
 238 /*
 239  * The net_device is going away, give up the reference
 240  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 241  * from the queues to NULL.
 242  */
 243 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 244 {
 245         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 246         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 247         int i, j = 0;
 248
 249         ASSERT_RTNL();
 250         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 251                 list_del_init(&q->next);
 252                 qlist[j++] = q;
 253                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 254                 if (q->enabled)
 255                         vlan->numvtaps--;
 256                 vlan->numqueues--;
 257         }
 258         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 259                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 260         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 261         BUG_ON(vlan->numqueues);
 262         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 263         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 264
 265         for (--j; j >= 0; j--)
 266                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 271  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 272  * the skb and put it into the receive queue.
 273  */
 274 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 275 {
 276         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 277         if (!q)
 278                 goto drop;
 279
 280         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 281                 goto drop;
 282
 283         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 284         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 285         return NET_RX_SUCCESS;
 286
 287 drop:
 288         kfree_skb(skb);
 289         return NET_RX_DROP;
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 294  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 295  * forward, which macvlan cannot.
 296  */
 297 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 298 {
 299         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 300         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 301 }
 302
 303 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 304 {
 305         int retval = -ENOMEM;
 306
 307         mutex_lock(&minor_lock);
 308         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 309         if (retval >= 0) {
 310                 vlan->minor = retval;
 311         } else if (retval == -ENOSPC) {
 312                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 313                 retval = -EINVAL;
 314         }
 315         mutex_unlock(&minor_lock);
 316         return retval < 0 ? retval : 0;
 317 }
 318
 319 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 320 {
 321         mutex_lock(&minor_lock);
 322         if (vlan->minor) {
 323                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 324                 vlan->minor = 0;
 325         }
 326         mutex_unlock(&minor_lock);
 327 }
 328
 329 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 330 {
 331         struct net_device *dev = NULL;
 332         struct macvlan_dev *vlan;
 333
 334         mutex_lock(&minor_lock);
 335         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 336         if (vlan) {
 337                 dev = vlan->dev;
 338                 dev_hold(dev);
 339         }
 340         mutex_unlock(&minor_lock);
 341         return dev;
 342 }
 343
 344 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 345                            struct net_device *dev,
 346                            struct nlattr *tb[],
 347                            struct nlattr *data[])
 348 {
 349         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 350         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 351
 352         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 353          * because we can't undo what it does.
 354          */
 355         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 356                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 357 }
 358
 359 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 360                             struct list_head *head)
 361 {
 362         macvtap_del_queues(dev);
 363         macvlan_dellink(dev, head);
 364 }
 365
 366 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 367 {
 368         macvlan_common_setup(dev);
 369         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 370 }
 371
 372 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 373         .kind           = "macvtap",
 374         .setup          = macvtap_setup,
 375         .newlink        = macvtap_newlink,
 376         .dellink        = macvtap_dellink,
 377 };
 378
 379
 380 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 381 {
 382         wait_queue_head_t *wqueue;
 383
 384         if (!sock_writeable(sk) ||
 385             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 386                 return;
 387
 388         wqueue = sk_sleep(sk);
 389         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 390                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 391 }
 392
 393 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 394 {
 395         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 396 }
 397
 398 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 399 {
 400         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 401         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 402         struct macvtap_queue *q;
 403         int err;
 404
 405         err = -ENODEV;
 406         if (!dev)
 407                 goto out;
 408
 409         err = -ENOMEM;
 410         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 411                                              &macvtap_proto);
 412         if (!q)
 413                 goto out;
 414
 415         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 416         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 417         q->sock.type = SOCK_RAW;
 418         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 419         q->sock.file = file;
 420         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 421         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 422         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 423         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 424         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 425         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 426
 427         /*
 428          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 429          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 430          *
 431          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 432          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 433          */
 434         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 435                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 436
 437         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 438         if (err)
 439                 sock_put(&q->sk);
 440
 441 out:
 442         if (dev)
 443                 dev_put(dev);
 444
 445         return err;
 446 }
 447
 448 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 449 {
 450         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 451         macvtap_put_queue(q);
 452         return 0;
 453 }
 454
 455 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 456 {
 457         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 458         unsigned int mask = POLLERR;
 459
 460         if (!q)
 461                 goto out;
 462
 463         mask = 0;
 464         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 465
 466         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 467                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 468
 469         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 470             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 471              sock_writeable(&q->sk)))
 472                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 473
 474 out:
 475         return mask;
 476 }
 477
 478 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 479                                                 size_t len, size_t linear,
 480                                                 int noblock, int *err)
 481 {
 482         struct sk_buff *skb;
 483
 484         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 485         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 486                 linear = len;
 487
 488         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 489                                    err);
 490         if (!skb)
 491                 return NULL;
 492
 493         skb_reserve(skb, prepad);
 494         skb_put(skb, linear);
 495         skb->data_len = len - linear;
 496         skb->len += len - linear;
 497
 498         return skb;
 499 }
 500
 501 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 502 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 503                                   int offset, size_t count)
 504 {
 505         int len = iov_length(from, count) - offset;
 506         int copy = skb_headlen(skb);
 507         int size, offset1 = 0;
 508         int i = 0;
 509
 510         /* Skip over from offset */
 511         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 512                 offset -= from->iov_len;
 513                 ++from;
 514                 --count;
 515         }
 516
 517         /* copy up to skb headlen */
 518         while (count && (copy > 0)) {
 519                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 520                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 521                                    size))
 522                         return -EFAULT;
 523                 if (copy > size) {
 524                         ++from;
 525                         --count;
 526                         offset = 0;
 527                 } else
 528                         offset += size;
 529                 copy -= size;
 530                 offset1 += size;
 531         }
 532
 533         if (len == offset1)
 534                 return 0;
 535
 536         while (count--) {
 537                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 538                 int num_pages;
 539                 unsigned long base;
 540                 unsigned long truesize;
 541
 542                 len = from->iov_len - offset;
 543                 if (!len) {
 544                         offset = 0;
 545                         ++from;
 546                         continue;
 547                 }
 548                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 549                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 550                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 551                         return -EMSGSIZE;
 552                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 553                 if (num_pages != size) {
 554                         for (i = 0; i < num_pages; i++)
 555                                 put_page(page[i]);
 556                         return -EFAULT;
 557                 }
 558                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 559                 skb->data_len += len;
 560                 skb->len += len;
 561                 skb->truesize += truesize;
 562                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 563                 while (len) {
 564                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 565                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 566                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 567                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 568                         /* increase sk_wmem_alloc */
 569                         base += size;
 570                         len -= size;
 571                         i++;
 572                 }
 573                 offset = 0;
 574                 ++from;
 575         }
 576         return 0;
 577 }
 578
 579 /*
 580  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 581  * be shared with the tun/tap driver.
 582  */
 583 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 584                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 585 {
 586         unsigned short gso_type = 0;
 587         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 588                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 589                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 590                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 591                         break;
 592                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 593                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 594                         break;
 595                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 596                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 597                         break;
 598                 default:
 599                         return -EINVAL;
 600                 }
 601
 602                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 603                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 604
 605                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 606                         return -EINVAL;
 607         }
 608
 609         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 610                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 611                                           vnet_hdr->csum_offset))
 612                         return -EINVAL;
 613         }
 614
 615         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 616                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 617                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 618
 619                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 620                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 621                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 622         }
 623         return 0;
 624 }
 625
 626 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 627                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 628 {
 629         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 630
 631         if (skb_is_gso(skb)) {
 632                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 633
 634                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 635                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 636                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 637                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 638                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 639                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 640                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 641                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 642                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 643                 else
 644                         BUG();
 645                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 646                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 647         } else
 648                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 649
 650         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 651                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 652                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 653                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 654         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 655                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 656         } /* else everything is zero */
 657
 658         return 0;
 659 }
 660
 661
 662 /* Get packet from user space buffer */
 663 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 664                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 665                                 size_t count, int noblock)
 666 {
 667         struct sk_buff *skb;
 668         struct macvlan_dev *vlan;
 669         unsigned long len = total_len;
 670         int err;
 671         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 672         int vnet_hdr_len = 0;
 673         int copylen = 0;
 674         bool zerocopy = false;
 675
 676         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 677                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 678
 679                 err = -EINVAL;
 680                 if (len < vnet_hdr_len)
 681                         goto err;
 682                 len -= vnet_hdr_len;
 683
 684                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 685                                            sizeof(vnet_hdr));
 686                 if (err < 0)
 687                         goto err;
 688                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 689                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 690                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 691                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 692                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 693                 err = -EINVAL;
 694                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 695                         goto err;
 696         }
 697
 698         err = -EINVAL;
 699         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 700                 goto err;
 701
 702         err = -EMSGSIZE;
 703         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 704                 goto err;
 705
 706         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 707                 zerocopy = true;
 708
 709         if (zerocopy) {
 710                 /* Userspace may produce vectors with count greater than
 711                  * MAX_SKB_FRAGS, so we need to linearize parts of the skb
 712                  * to let the rest of data to be fit in the frags.
 713                  */
 714                 if (count > MAX_SKB_FRAGS) {
 715                         copylen = iov_length(iv, count - MAX_SKB_FRAGS);
 716                         if (copylen < vnet_hdr_len)
 717                                 copylen = 0;
 718                         else
 719                                 copylen -= vnet_hdr_len;
 720                 }
 721                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 722                  * room for skb expand head in case it is used.
 723                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 724                  */
 725                 if (copylen < vnet_hdr.hdr_len)
 726                         copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 727                 if (!copylen)
 728                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 729         } else
 730                 copylen = len;
 731
 732         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 733                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 734         if (!skb)
 735                 goto err;
 736
 737         if (zerocopy)
 738                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 739         else
 740                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 741                                                    len);
 742         if (err)
 743                 goto err_kfree;
 744
 745         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 746         skb_reset_mac_header(skb);
 747         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 748
 749         if (vnet_hdr_len) {
 750                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 751                 if (err)
 752                         goto err_kfree;
 753         }
 754
 755         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 756
 757         rcu_read_lock();
 758         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 759         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 760         if (zerocopy) {
 761                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 762                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 763                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 764         }
 765         if (vlan)
 766                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 767         else
 768                 kfree_skb(skb);
 769         rcu_read_unlock();
 770
 771         return total_len;
 772
 773 err_kfree:
 774         kfree_skb(skb);
 775
 776 err:
 777         rcu_read_lock();
 778         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 779         if (vlan)
 780                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 781         rcu_read_unlock();
 782
 783         return err;
 784 }
 785
 786 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 787                                  unsigned long count, loff_t pos)
 788 {
 789         struct file *file = iocb->ki_filp;
 790         ssize_t result = -ENOLINK;
 791         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 792
 793         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 794                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 795         return result;
 796 }
 797
 798 /* Put packet to the user space buffer */
 799 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 800                                 const struct sk_buff *skb,
 801                                 const struct iovec *iv, int len)
 802 {
 803         struct macvlan_dev *vlan;
 804         int ret;
 805         int vnet_hdr_len = 0;
 806         int vlan_offset = 0;
 807         int copied;
 808
 809         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 810                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 811                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 812                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 813                         return -EINVAL;
 814
 815                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 816                 if (ret)
 817                         return ret;
 818
 819                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 820                         return -EFAULT;
 821         }
 822         copied = vnet_hdr_len;
 823
 824         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 825                 len = min_t(int, skb->len, len);
 826         else {
 827                 int copy;
 828                 struct {
 829                         __be16 h_vlan_proto;
 830                         __be16 h_vlan_TCI;
 831                 } veth;
 832                 veth.h_vlan_proto = htons(ETH_P_8021Q);
 833                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 834
 835                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 836                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 837
 838                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 839                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 840                 len -= copy;
 841                 copied += copy;
 842                 if (ret || !len)
 843                         goto done;
 844
 845                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 846                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 847                 len -= copy;
 848                 copied += copy;
 849                 if (ret || !len)
 850                         goto done;
 851         }
 852
 853         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 854         copied += len;
 855
 856 done:
 857         rcu_read_lock();
 858         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 859         if (vlan)
 860                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
 861         rcu_read_unlock();
 862
 863         return ret ? ret : copied;
 864 }
 865
 866 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 867                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 868                                int noblock)
 869 {
 870         DEFINE_WAIT(wait);
 871         struct sk_buff *skb;
 872         ssize_t ret = 0;
 873
 874         while (len) {
 875                 if (!noblock)
 876                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 877                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 878
 879                 /* Read frames from the queue */
 880                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 881                 if (!skb) {
 882                         if (noblock) {
 883                                 ret = -EAGAIN;
 884                                 break;
 885                         }
 886                         if (signal_pending(current)) {
 887                                 ret = -ERESTARTSYS;
 888                                 break;
 889                         }
 890                         /* Nothing to read, let's sleep */
 891                         schedule();
 892                         continue;
 893                 }
 894                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 895                 kfree_skb(skb);
 896                 break;
 897         }
 898
 899         if (!noblock)
 900                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 901         return ret;
 902 }
 903
 904 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 905                                 unsigned long count, loff_t pos)
 906 {
 907         struct file *file = iocb->ki_filp;
 908         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 909         ssize_t len, ret = 0;
 910
 911         len = iov_length(iv, count);
 912         if (len < 0) {
 913                 ret = -EINVAL;
 914                 goto out;
 915         }
 916
 917         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 918         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 919 out:
 920         return ret;
 921 }
 922
 923 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 924 {
 925         struct macvlan_dev *vlan;
 926
 927         ASSERT_RTNL();
 928         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 929         if (vlan)
 930                 dev_hold(vlan->dev);
 931
 932         return vlan;
 933 }
 934
 935 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 936 {
 937         dev_put(vlan->dev);
 938 }
 939
 940 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 941 {
 942         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 943         struct macvlan_dev *vlan;
 944         int ret;
 945
 946         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 947         if (!vlan)
 948                 return -EINVAL;
 949
 950         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 951                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 952         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 953                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 954         else
 955                 ret = -EINVAL;
 956
 957         macvtap_put_vlan(vlan);
 958         return ret;
 959 }
 960
 961 /*
 962  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 963  */
 964 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 965                           unsigned long arg)
 966 {
 967         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 968         struct macvlan_dev *vlan;
 969         void __user *argp = (void __user *)arg;
 970         struct ifreq __user *ifr = argp;
 971         unsigned int __user *up = argp;
 972         unsigned int u;
 973         int __user *sp = argp;
 974         int s;
 975         int ret;
 976
 977         switch (cmd) {
 978         case TUNSETIFF:
 979                 /* ignore the name, just look at flags */
 980                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 981                         return -EFAULT;
 982
 983                 ret = 0;
 984                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
 985                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 986                         ret = -EINVAL;
 987                 else
 988                         q->flags = u;
 989
 990                 return ret;
 991
 992         case TUNGETIFF:
 993                 rtnl_lock();
 994                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
 995                 if (!vlan) {
 996                         rtnl_unlock();
 997                         return -ENOLINK;
 998                 }
 999
1000                 ret = 0;
1001                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1002                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1003                         ret = -EFAULT;
1004                 macvtap_put_vlan(vlan);
1005                 rtnl_unlock();
1006                 return ret;
1007
1008         case TUNSETQUEUE:
1009                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1010                         return -EFAULT;
1011                 rtnl_lock();
1012                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1013                 rtnl_unlock();
1014
1015         case TUNGETFEATURES:
1016                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1017                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1018                         return -EFAULT;
1019                 return 0;
1020
1021         case TUNSETSNDBUF:
1022                 if (get_user(u, up))
1023                         return -EFAULT;
1024
1025                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1026                 return 0;
1027
1028         case TUNGETVNETHDRSZ:
1029                 s = q->vnet_hdr_sz;
1030                 if (put_user(s, sp))
1031                         return -EFAULT;
1032                 return 0;
1033
1034         case TUNSETVNETHDRSZ:
1035                 if (get_user(s, sp))
1036                         return -EFAULT;
1037                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1038                         return -EINVAL;
1039
1040                 q->vnet_hdr_sz = s;
1041                 return 0;
1042
1043         case TUNSETOFFLOAD:
1044                 /* let the user check for future flags */
1045                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1046                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1047                         return -EINVAL;
1048
1049                 /* TODO: only accept frames with the features that
1050                          got enabled for forwarded frames */
1051                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
1052                         return  -EINVAL;
1053                 return 0;
1054
1055         default:
1056                 return -EINVAL;
1057         }
1058 }
1059
1060 #ifdef CONFIG_COMPAT
1061 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1062                                  unsigned long arg)
1063 {
1064         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1065 }
1066 #endif
1067
1068 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1069         .owner          = THIS_MODULE,
1070         .open           = macvtap_open,
1071         .release        = macvtap_release,
1072         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1073         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1074         .poll           = macvtap_poll,
1075         .llseek         = no_llseek,
1076         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1077 #ifdef CONFIG_COMPAT
1078         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1079 #endif
1080 };
1081
1082 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1083                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1084 {
1085         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1086         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1087                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1088 }
1089
1090 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1091                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1092                            int flags)
1093 {
1094         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1095         int ret;
1096         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1097                 return -EINVAL;
1098         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1099                           flags & MSG_DONTWAIT);
1100         if (ret > total_len) {
1101                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1102                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1103         }
1104         return ret;
1105 }
1106
1107 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1108 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1109         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1110         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1111 };
1112
1113 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1114  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1115  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1116  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1117 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1118 {
1119         struct macvtap_queue *q;
1120         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1121                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1122         q = file->private_data;
1123         if (!q)
1124                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1125         return &q->sock;
1126 }
1127 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1128
1129 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1130                                 unsigned long event, void *ptr)
1131 {
1132         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1133         struct macvlan_dev *vlan;
1134         struct device *classdev;
1135         dev_t devt;
1136         int err;
1137
1138         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1139                 return NOTIFY_DONE;
1140
1141         vlan = netdev_priv(dev);
1142
1143         switch (event) {
1144         case NETDEV_REGISTER:
1145                 /* Create the device node here after the network device has
1146                  * been registered but before register_netdevice has
1147                  * finished running.
1148                  */
1149                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1150                 if (err)
1151                         return notifier_from_errno(err);
1152
1153                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1154                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1155                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1156                 if (IS_ERR(classdev)) {
1157                         macvtap_free_minor(vlan);
1158                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1159                 }
1160                 break;
1161         case NETDEV_UNREGISTER:
1162                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1163                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1164                 macvtap_free_minor(vlan);
1165                 break;
1166         }
1167
1168         return NOTIFY_DONE;
1169 }
1170
1171 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1172         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1173 };
1174
1175 static int macvtap_init(void)
1176 {
1177         int err;
1178
1179         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1180                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1181         if (err)
1182                 goto out1;
1183
1184         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1185         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1186         if (err)
1187                 goto out2;
1188
1189         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1190         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1191                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1192                 goto out3;
1193         }
1194
1195         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1196         if (err)
1197                 goto out4;
1198
1199         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1200         if (err)
1201                 goto out5;
1202
1203         return 0;
1204
1205 out5:
1206         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1207 out4:
1208         class_unregister(macvtap_class);
1209 out3:
1210         cdev_del(&macvtap_cdev);
1211 out2:
1212         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1213 out1:
1214         return err;
1215 }
1216 module_init(macvtap_init);
1217
1218 static void macvtap_exit(void)
1219 {
1220         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1221         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1222         class_unregister(macvtap_class);
1223         cdev_del(&macvtap_cdev);
1224         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1225 }
1226 module_exit(macvtap_exit);
1227
1228 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1229 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1230 MODULE_LICENSE("GPL");