drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/interrupt.h>
   4 #include <linux/nsproxy.h>
   5 #include <linux/compat.h>
   6 #include <linux/if_tun.h>
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/skbuff.h>
   9 #include <linux/cache.h>
  10 #include <linux/sched.h>
  11 #include <linux/types.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/wait.h>
  15 #include <linux/cdev.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17
  18 #include <net/net_namespace.h>
  19 #include <net/rtnetlink.h>
  20 #include <net/sock.h>
  21 #include <linux/virtio_net.h>
  22
  23 /*
  24  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  25  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  26  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  27  * implemented in hardware on the underlying device.
  28  *
  29  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  30  * mechanism.
  31  *
  32  * TODO: multiqueue support is currently not implemented, even though
  33  * macvtap is basically prepared for that. We will need to add this
  34  * here as well as in virtio-net and qemu to get line rate on 10gbit
  35  * adapters from a guest.
  36  */
  37 struct macvtap_queue {
  38         struct sock sk;
  39         struct socket sock;
  40         struct socket_wq wq;
  41         int vnet_hdr_sz;
  42         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  43         struct file *file;
  44         unsigned int flags;
  45 };
  46
  47 static struct proto macvtap_proto = {
  48         .name = "macvtap",
  49         .owner = THIS_MODULE,
  50         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  51 };
  52
  53 /*
  54  * Minor number matches netdev->ifindex, so need a potentially
  55  * large value. This also makes it possible to split the
  56  * tap functionality out again in the future by offering it
  57  * from other drivers besides macvtap. As long as every device
  58  * only has one tap, the interface numbers assure that the
  59  * device nodes are unique.
  60  */
  61 static dev_t macvtap_major;
  62 #define MACVTAP_NUM_DEVS 65536
  63 #define GOODCOPY_LEN 128
  64 static struct class *macvtap_class;
  65 static struct cdev macvtap_cdev;
  66
  67 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  68
  69 /*
  70  * RCU usage:
  71  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  72  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  73  * or macvtap_lock is held.
  74  *
  75  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  76  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  77  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  78  * macvtap_get_queue() fails.
  79  *
  80  * There may still be references to the struct sock inside of the
  81  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  82  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  83  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  84  */
  85 static DEFINE_SPINLOCK(macvtap_lock);
  86
  87 /*
  88  * get_slot: return a [unused/occupied] slot in vlan->taps[]:
  89  *      - if 'q' is NULL, return the first empty slot;
  90  *      - otherwise, return the slot this pointer occupies.
  91  */
  92 static int get_slot(struct macvlan_dev *vlan, struct macvtap_queue *q)
  93 {
  94         int i;
  95
  96         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES; i++) {
  97                 if (rcu_dereference(vlan->taps[i]) == q)
  98                         return i;
  99         }
 100
 101         /* Should never happen */
 102         BUG_ON(1);
 103 }
 104
 105 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 106                                 struct macvtap_queue *q)
 107 {
 108         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 109         int index;
 110         int err = -EBUSY;
 111
 112         spin_lock(&macvtap_lock);
 113         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 114                 goto out;
 115
 116         err = 0;
 117         index = get_slot(vlan, NULL);
 118         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 119         rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], q);
 120         sock_hold(&q->sk);
 121
 122         q->file = file;
 123         file->private_data = q;
 124
 125         vlan->numvtaps++;
 126
 127 out:
 128         spin_unlock(&macvtap_lock);
 129         return err;
 130 }
 131
 132 /*
 133  * The file owning the queue got closed, give up both
 134  * the reference that the files holds as well as the
 135  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 136  *
 137  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 138  * to the queue again after destroying it.
 139  */
 140 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 141 {
 142         struct macvlan_dev *vlan;
 143
 144         spin_lock(&macvtap_lock);
 145         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 146                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 147         if (vlan) {
 148                 int index = get_slot(vlan, q);
 149
 150                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], NULL);
 151                 rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 152                 sock_put(&q->sk);
 153                 --vlan->numvtaps;
 154         }
 155
 156         spin_unlock(&macvtap_lock);
 157
 158         synchronize_rcu();
 159         sock_put(&q->sk);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 164  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 165  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 166  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 167  * of this function.
 168  */
 169 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 170                                                struct sk_buff *skb)
 171 {
 172         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 173         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 174         int numvtaps = vlan->numvtaps;
 175         __u32 rxq;
 176
 177         if (!numvtaps)
 178                 goto out;
 179
 180         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 181                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 182
 183                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 184                         rxq -= numvtaps;
 185
 186                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 187                 if (tap)
 188                         goto out;
 189         }
 190
 191         /* Check if we can use flow to select a queue */
 192         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 193         if (rxq) {
 194                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 195                 if (tap)
 196                         goto out;
 197         }
 198
 199         /* Everything failed - find first available queue */
 200         for (rxq = 0; rxq < MAX_MACVTAP_QUEUES; rxq++) {
 201                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 202                 if (tap)
 203                         break;
 204         }
 205
 206 out:
 207         return tap;
 208 }
 209
 210 /*
 211  * The net_device is going away, give up the reference
 212  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 213  * from the queues to NULL.
 214  */
 215 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 216 {
 217         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 218         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 219         int i, j = 0;
 220
 221         /* macvtap_put_queue can free some slots, so go through all slots */
 222         spin_lock(&macvtap_lock);
 223         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES && vlan->numvtaps; i++) {
 224                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 225                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 226                 if (q) {
 227                         qlist[j++] = q;
 228                         rcu_assign_pointer(vlan->taps[i], NULL);
 229                         rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 230                         vlan->numvtaps--;
 231                 }
 232         }
 233         BUG_ON(vlan->numvtaps != 0);
 234         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 235         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 236         spin_unlock(&macvtap_lock);
 237
 238         synchronize_rcu();
 239
 240         for (--j; j >= 0; j--)
 241                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 246  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 247  * the skb and put it into the receive queue.
 248  */
 249 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 250 {
 251         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 252         if (!q)
 253                 goto drop;
 254
 255         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 256                 goto drop;
 257
 258         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 259         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 260         return NET_RX_SUCCESS;
 261
 262 drop:
 263         kfree_skb(skb);
 264         return NET_RX_DROP;
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 269  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 270  * forward, which macvlan cannot.
 271  */
 272 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 273 {
 274         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 275         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 276 }
 277
 278 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 279                            struct net_device *dev,
 280                            struct nlattr *tb[],
 281                            struct nlattr *data[])
 282 {
 283         struct device *classdev;
 284         dev_t devt;
 285         int err;
 286
 287         err = macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 288                                      macvtap_receive, macvtap_forward);
 289         if (err)
 290                 goto out;
 291
 292         devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), dev->ifindex);
 293
 294         classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
 295                                  dev, "tap%d", dev->ifindex);
 296         if (IS_ERR(classdev)) {
 297                 err = PTR_ERR(classdev);
 298                 macvtap_del_queues(dev);
 299         }
 300
 301 out:
 302         return err;
 303 }
 304
 305 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 306                             struct list_head *head)
 307 {
 308         device_destroy(macvtap_class,
 309                        MKDEV(MAJOR(macvtap_major), dev->ifindex));
 310
 311         macvtap_del_queues(dev);
 312         macvlan_dellink(dev, head);
 313 }
 314
 315 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 316 {
 317         macvlan_common_setup(dev);
 318         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 319 }
 320
 321 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 322         .kind           = "macvtap",
 323         .setup          = macvtap_setup,
 324         .newlink        = macvtap_newlink,
 325         .dellink        = macvtap_dellink,
 326 };
 327
 328
 329 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 330 {
 331         wait_queue_head_t *wqueue;
 332
 333         if (!sock_writeable(sk) ||
 334             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 335                 return;
 336
 337         wqueue = sk_sleep(sk);
 338         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 339                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 340 }
 341
 342 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 343 {
 344         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 345         struct net_device *dev = dev_get_by_index(net, iminor(inode));
 346         struct macvtap_queue *q;
 347         int err;
 348
 349         err = -ENODEV;
 350         if (!dev)
 351                 goto out;
 352
 353         /* check if this is a macvtap device */
 354         err = -EINVAL;
 355         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
 356                 goto out;
 357
 358         err = -ENOMEM;
 359         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 360                                              &macvtap_proto);
 361         if (!q)
 362                 goto out;
 363
 364         q->sock.wq = &q->wq;
 365         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 366         q->sock.type = SOCK_RAW;
 367         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 368         q->sock.file = file;
 369         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 370         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 371         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 372         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 373         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 374
 375         /*
 376          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 377          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 378          *
 379          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 380          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 381          */
 382         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 383                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 384
 385         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 386         if (err)
 387                 sock_put(&q->sk);
 388
 389 out:
 390         if (dev)
 391                 dev_put(dev);
 392
 393         return err;
 394 }
 395
 396 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 397 {
 398         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 399         macvtap_put_queue(q);
 400         return 0;
 401 }
 402
 403 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 404 {
 405         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 406         unsigned int mask = POLLERR;
 407
 408         if (!q)
 409                 goto out;
 410
 411         mask = 0;
 412         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 413
 414         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 415                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 416
 417         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 418             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 419              sock_writeable(&q->sk)))
 420                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 421
 422 out:
 423         return mask;
 424 }
 425
 426 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 427                                                 size_t len, size_t linear,
 428                                                 int noblock, int *err)
 429 {
 430         struct sk_buff *skb;
 431
 432         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 433         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 434                 linear = len;
 435
 436         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 437                                    err);
 438         if (!skb)
 439                 return NULL;
 440
 441         skb_reserve(skb, prepad);
 442         skb_put(skb, linear);
 443         skb->data_len = len - linear;
 444         skb->len += len - linear;
 445
 446         return skb;
 447 }
 448
 449 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 450 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 451                                   int offset, size_t count)
 452 {
 453         int len = iov_length(from, count) - offset;
 454         int copy = skb_headlen(skb);
 455         int size, offset1 = 0;
 456         int i = 0;
 457
 458         /* Skip over from offset */
 459         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 460                 offset -= from->iov_len;
 461                 ++from;
 462                 --count;
 463         }
 464
 465         /* copy up to skb headlen */
 466         while (count && (copy > 0)) {
 467                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 468                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 469                                    size))
 470                         return -EFAULT;
 471                 if (copy > size) {
 472                         ++from;
 473                         --count;
 474                 }
 475                 copy -= size;
 476                 offset1 += size;
 477                 offset = 0;
 478         }
 479
 480         if (len == offset1)
 481                 return 0;
 482
 483         while (count--) {
 484                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 485                 int num_pages;
 486                 unsigned long base;
 487
 488                 len = from->iov_len - offset1;
 489                 if (!len) {
 490                         offset1 = 0;
 491                         ++from;
 492                         continue;
 493                 }
 494                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset1;
 495                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 496                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 497                 if ((num_pages != size) ||
 498                     (num_pages > MAX_SKB_FRAGS - skb_shinfo(skb)->nr_frags))
 499                         /* put_page is in skb free */
 500                         return -EFAULT;
 501                 skb->data_len += len;
 502                 skb->len += len;
 503                 skb->truesize += len;
 504                 atomic_add(len, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 505                 while (len) {
 506                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 507                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 508                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 509                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 510                         /* increase sk_wmem_alloc */
 511                         base += size;
 512                         len -= size;
 513                         i++;
 514                 }
 515                 offset1 = 0;
 516                 ++from;
 517         }
 518         return 0;
 519 }
 520
 521 /*
 522  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 523  * be shared with the tun/tap driver.
 524  */
 525 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 526                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 527 {
 528         unsigned short gso_type = 0;
 529         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 530                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 531                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 532                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 533                         break;
 534                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 535                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 536                         break;
 537                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 538                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 539                         break;
 540                 default:
 541                         return -EINVAL;
 542                 }
 543
 544                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 545                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 546
 547                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 548                         return -EINVAL;
 549         }
 550
 551         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 552                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 553                                           vnet_hdr->csum_offset))
 554                         return -EINVAL;
 555         }
 556
 557         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 558                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 559                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 560
 561                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 562                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 563                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 564         }
 565         return 0;
 566 }
 567
 568 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 569                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 570 {
 571         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 572
 573         if (skb_is_gso(skb)) {
 574                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 575
 576                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 577                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 578                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 579                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 580                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 581                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 582                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 583                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 584                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 585                 else
 586                         BUG();
 587                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 588                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 589         } else
 590                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 591
 592         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 593                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 594                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 595                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 596         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 597                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 598         } /* else everything is zero */
 599
 600         return 0;
 601 }
 602
 603
 604 /* Get packet from user space buffer */
 605 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 606                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 607                                 size_t count, int noblock)
 608 {
 609         struct sk_buff *skb;
 610         struct macvlan_dev *vlan;
 611         unsigned long len = total_len;
 612         int err;
 613         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 614         int vnet_hdr_len = 0;
 615         int copylen;
 616         bool zerocopy = false;
 617
 618         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 619                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 620
 621                 err = -EINVAL;
 622                 if (len < vnet_hdr_len)
 623                         goto err;
 624                 len -= vnet_hdr_len;
 625
 626                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 627                                            sizeof(vnet_hdr));
 628                 if (err < 0)
 629                         goto err;
 630                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 631                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 632                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 633                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 634                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 635                 err = -EINVAL;
 636                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 637                         goto err;
 638         }
 639
 640         err = -EINVAL;
 641         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 642                 goto err;
 643
 644         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 645                 zerocopy = true;
 646
 647         if (zerocopy) {
 648                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 649                  * room for skb expand head in case it is used.
 650                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 651                  */
 652                 copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 653                 if (!copylen)
 654                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 655         } else
 656                 copylen = len;
 657
 658         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 659                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 660         if (!skb)
 661                 goto err;
 662
 663         if (zerocopy) {
 664                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 665                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 666         } else
 667                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 668                                                    len);
 669         if (err)
 670                 goto err_kfree;
 671
 672         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 673         skb_reset_mac_header(skb);
 674         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 675
 676         if (vnet_hdr_len) {
 677                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 678                 if (err)
 679                         goto err_kfree;
 680         }
 681
 682         rcu_read_lock_bh();
 683         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 684         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 685         if (zerocopy)
 686                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 687         if (vlan)
 688                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 689         else
 690                 kfree_skb(skb);
 691         rcu_read_unlock_bh();
 692
 693         return total_len;
 694
 695 err_kfree:
 696         kfree_skb(skb);
 697
 698 err:
 699         rcu_read_lock_bh();
 700         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 701         if (vlan)
 702                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 703         rcu_read_unlock_bh();
 704
 705         return err;
 706 }
 707
 708 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 709                                  unsigned long count, loff_t pos)
 710 {
 711         struct file *file = iocb->ki_filp;
 712         ssize_t result = -ENOLINK;
 713         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 714
 715         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 716                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 717         return result;
 718 }
 719
 720 /* Put packet to the user space buffer */
 721 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 722                                 const struct sk_buff *skb,
 723                                 const struct iovec *iv, int len)
 724 {
 725         struct macvlan_dev *vlan;
 726         int ret;
 727         int vnet_hdr_len = 0;
 728
 729         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 730                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 731                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 732                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 733                         return -EINVAL;
 734
 735                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 736                 if (ret)
 737                         return ret;
 738
 739                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 740                         return -EFAULT;
 741         }
 742
 743         len = min_t(int, skb->len, len);
 744
 745         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len, len);
 746
 747         rcu_read_lock_bh();
 748         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 749         if (vlan)
 750                 macvlan_count_rx(vlan, len, ret == 0, 0);
 751         rcu_read_unlock_bh();
 752
 753         return ret ? ret : (len + vnet_hdr_len);
 754 }
 755
 756 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 757                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 758                                int noblock)
 759 {
 760         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 761         struct sk_buff *skb;
 762         ssize_t ret = 0;
 763
 764         add_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 765         while (len) {
 766                 current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
 767
 768                 /* Read frames from the queue */
 769                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 770                 if (!skb) {
 771                         if (noblock) {
 772                                 ret = -EAGAIN;
 773                                 break;
 774                         }
 775                         if (signal_pending(current)) {
 776                                 ret = -ERESTARTSYS;
 777                                 break;
 778                         }
 779                         /* Nothing to read, let's sleep */
 780                         schedule();
 781                         continue;
 782                 }
 783                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 784                 kfree_skb(skb);
 785                 break;
 786         }
 787
 788         current->state = TASK_RUNNING;
 789         remove_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 790         return ret;
 791 }
 792
 793 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 794                                 unsigned long count, loff_t pos)
 795 {
 796         struct file *file = iocb->ki_filp;
 797         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 798         ssize_t len, ret = 0;
 799
 800         len = iov_length(iv, count);
 801         if (len < 0) {
 802                 ret = -EINVAL;
 803                 goto out;
 804         }
 805
 806         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 807         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 808 out:
 809         return ret;
 810 }
 811
 812 /*
 813  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 814  */
 815 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 816                           unsigned long arg)
 817 {
 818         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 819         struct macvlan_dev *vlan;
 820         void __user *argp = (void __user *)arg;
 821         struct ifreq __user *ifr = argp;
 822         unsigned int __user *up = argp;
 823         unsigned int u;
 824         int __user *sp = argp;
 825         int s;
 826         int ret;
 827
 828         switch (cmd) {
 829         case TUNSETIFF:
 830                 /* ignore the name, just look at flags */
 831                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 832                         return -EFAULT;
 833
 834                 ret = 0;
 835                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 836                         ret = -EINVAL;
 837                 else
 838                         q->flags = u;
 839
 840                 return ret;
 841
 842         case TUNGETIFF:
 843                 rcu_read_lock_bh();
 844                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 845                 if (vlan)
 846                         dev_hold(vlan->dev);
 847                 rcu_read_unlock_bh();
 848
 849                 if (!vlan)
 850                         return -ENOLINK;
 851
 852                 ret = 0;
 853                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 854                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 855                         ret = -EFAULT;
 856                 dev_put(vlan->dev);
 857                 return ret;
 858
 859         case TUNGETFEATURES:
 860                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 861                         return -EFAULT;
 862                 return 0;
 863
 864         case TUNSETSNDBUF:
 865                 if (get_user(u, up))
 866                         return -EFAULT;
 867
 868                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 869                 return 0;
 870
 871         case TUNGETVNETHDRSZ:
 872                 s = q->vnet_hdr_sz;
 873                 if (put_user(s, sp))
 874                         return -EFAULT;
 875                 return 0;
 876
 877         case TUNSETVNETHDRSZ:
 878                 if (get_user(s, sp))
 879                         return -EFAULT;
 880                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 881                         return -EINVAL;
 882
 883                 q->vnet_hdr_sz = s;
 884                 return 0;
 885
 886         case TUNSETOFFLOAD:
 887                 /* let the user check for future flags */
 888                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 889                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 890                         return -EINVAL;
 891
 892                 /* TODO: only accept frames with the features that
 893                          got enabled for forwarded frames */
 894                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 895                         return  -EINVAL;
 896                 return 0;
 897
 898         default:
 899                 return -EINVAL;
 900         }
 901 }
 902
 903 #ifdef CONFIG_COMPAT
 904 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 905                                  unsigned long arg)
 906 {
 907         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 908 }
 909 #endif
 910
 911 static const struct file_operations macvtap_fops = {
 912         .owner          = THIS_MODULE,
 913         .open           = macvtap_open,
 914         .release        = macvtap_release,
 915         .aio_read       = macvtap_aio_read,
 916         .aio_write      = macvtap_aio_write,
 917         .poll           = macvtap_poll,
 918         .llseek         = no_llseek,
 919         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
 920 #ifdef CONFIG_COMPAT
 921         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
 922 #endif
 923 };
 924
 925 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 926                            struct msghdr *m, size_t total_len)
 927 {
 928         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 929         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
 930                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 931 }
 932
 933 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 934                            struct msghdr *m, size_t total_len,
 935                            int flags)
 936 {
 937         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 938         int ret;
 939         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
 940                 return -EINVAL;
 941         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
 942                           flags & MSG_DONTWAIT);
 943         if (ret > total_len) {
 944                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
 945                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
 946         }
 947         return ret;
 948 }
 949
 950 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
 951 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
 952         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
 953         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
 954 };
 955
 956 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
 957  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
 958  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
 959  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
 960 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
 961 {
 962         struct macvtap_queue *q;
 963         if (file->f_op != &macvtap_fops)
 964                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 965         q = file->private_data;
 966         if (!q)
 967                 return ERR_PTR(-EBADFD);
 968         return &q->sock;
 969 }
 970 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
 971
 972 static int macvtap_init(void)
 973 {
 974         int err;
 975
 976         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
 977                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
 978         if (err)
 979                 goto out1;
 980
 981         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
 982         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
 983         if (err)
 984                 goto out2;
 985
 986         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
 987         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
 988                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
 989                 goto out3;
 990         }
 991
 992         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
 993         if (err)
 994                 goto out4;
 995
 996         return 0;
 997
 998 out4:
 999         class_unregister(macvtap_class);
1000 out3:
1001         cdev_del(&macvtap_cdev);
1002 out2:
1003         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1004 out1:
1005         return err;
1006 }
1007 module_init(macvtap_init);
1008
1009 static void macvtap_exit(void)
1010 {
1011         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1012         class_unregister(macvtap_class);
1013         cdev_del(&macvtap_cdev);
1014         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1015 }
1016 module_exit(macvtap_exit);
1017
1018 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1019 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1020 MODULE_LICENSE("GPL");