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/ipv6.h>
  19 #include <net/net_namespace.h>
  20 #include <net/rtnetlink.h>
  21 #include <net/sock.h>
  22 #include <linux/virtio_net.h>
  23
  24 /*
  25  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  26  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  27  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  28  * implemented in hardware on the underlying device.
  29  *
  30  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  31  * mechanism.
  32  *
  33  * TODO: multiqueue support is currently not implemented, even though
  34  * macvtap is basically prepared for that. We will need to add this
  35  * here as well as in virtio-net and qemu to get line rate on 10gbit
  36  * adapters from a guest.
  37  */
  38 struct macvtap_queue {
  39         struct sock sk;
  40         struct socket sock;
  41         struct socket_wq wq;
  42         int vnet_hdr_sz;
  43         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  44         struct file *file;
  45         unsigned int flags;
  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 macvtap_lock 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 static DEFINE_SPINLOCK(macvtap_lock);
  85
  86 /*
  87  * get_slot: return a [unused/occupied] slot in vlan->taps[]:
  88  *      - if 'q' is NULL, return the first empty slot;
  89  *      - otherwise, return the slot this pointer occupies.
  90  */
  91 static int get_slot(struct macvlan_dev *vlan, struct macvtap_queue *q)
  92 {
  93         int i;
  94
  95         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES; i++) {
  96                 if (rcu_dereference(vlan->taps[i]) == q)
  97                         return i;
  98         }
  99
 100         /* Should never happen */
 101         BUG_ON(1);
 102 }
 103
 104 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 105                                 struct macvtap_queue *q)
 106 {
 107         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 108         int index;
 109         int err = -EBUSY;
 110
 111         spin_lock(&macvtap_lock);
 112         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 113                 goto out;
 114
 115         err = 0;
 116         index = get_slot(vlan, NULL);
 117         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 118         rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], q);
 119         sock_hold(&q->sk);
 120
 121         q->file = file;
 122         file->private_data = q;
 123
 124         vlan->numvtaps++;
 125
 126 out:
 127         spin_unlock(&macvtap_lock);
 128         return err;
 129 }
 130
 131 /*
 132  * The file owning the queue got closed, give up both
 133  * the reference that the files holds as well as the
 134  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 135  *
 136  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 137  * to the queue again after destroying it.
 138  */
 139 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 140 {
 141         struct macvlan_dev *vlan;
 142
 143         spin_lock(&macvtap_lock);
 144         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 145                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 146         if (vlan) {
 147                 int index = get_slot(vlan, q);
 148
 149                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], NULL);
 150                 rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 151                 sock_put(&q->sk);
 152                 --vlan->numvtaps;
 153         }
 154
 155         spin_unlock(&macvtap_lock);
 156
 157         synchronize_rcu();
 158         sock_put(&q->sk);
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 163  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 164  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 165  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 166  * of this function.
 167  */
 168 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 169                                                struct sk_buff *skb)
 170 {
 171         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 172         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 173         int numvtaps = vlan->numvtaps;
 174         __u32 rxq;
 175
 176         if (!numvtaps)
 177                 goto out;
 178
 179         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 180                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 181
 182                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 183                         rxq -= numvtaps;
 184
 185                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 186                 if (tap)
 187                         goto out;
 188         }
 189
 190         /* Check if we can use flow to select a queue */
 191         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 192         if (rxq) {
 193                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 194                 if (tap)
 195                         goto out;
 196         }
 197
 198         /* Everything failed - find first available queue */
 199         for (rxq = 0; rxq < MAX_MACVTAP_QUEUES; rxq++) {
 200                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 201                 if (tap)
 202                         break;
 203         }
 204
 205 out:
 206         return tap;
 207 }
 208
 209 /*
 210  * The net_device is going away, give up the reference
 211  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 212  * from the queues to NULL.
 213  */
 214 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 215 {
 216         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 217         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 218         int i, j = 0;
 219
 220         /* macvtap_put_queue can free some slots, so go through all slots */
 221         spin_lock(&macvtap_lock);
 222         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES && vlan->numvtaps; i++) {
 223                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 224                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 225                 if (q) {
 226                         qlist[j++] = q;
 227                         rcu_assign_pointer(vlan->taps[i], NULL);
 228                         rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 229                         vlan->numvtaps--;
 230                 }
 231         }
 232         BUG_ON(vlan->numvtaps != 0);
 233         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 234         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 235         spin_unlock(&macvtap_lock);
 236
 237         synchronize_rcu();
 238
 239         for (--j; j >= 0; j--)
 240                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 241 }
 242
 243 /*
 244  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 245  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 246  * the skb and put it into the receive queue.
 247  */
 248 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 249 {
 250         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 251         if (!q)
 252                 goto drop;
 253
 254         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 255                 goto drop;
 256
 257         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 258         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 259         return NET_RX_SUCCESS;
 260
 261 drop:
 262         kfree_skb(skb);
 263         return NET_RX_DROP;
 264 }
 265
 266 /*
 267  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 268  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 269  * forward, which macvlan cannot.
 270  */
 271 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 272 {
 273         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 274         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 275 }
 276
 277 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 278 {
 279         int retval = -ENOMEM;
 280         int id;
 281
 282         mutex_lock(&minor_lock);
 283         if (idr_pre_get(&minor_idr, GFP_KERNEL) == 0)
 284                 goto exit;
 285
 286         retval = idr_get_new_above(&minor_idr, vlan, 1, &id);
 287         if (retval < 0) {
 288                 if (retval == -EAGAIN)
 289                         retval = -ENOMEM;
 290                 goto exit;
 291         }
 292         if (id < MACVTAP_NUM_DEVS) {
 293                 vlan->minor = id;
 294         } else {
 295                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 296                 retval = -EINVAL;
 297                 idr_remove(&minor_idr, id);
 298         }
 299 exit:
 300         mutex_unlock(&minor_lock);
 301         return retval;
 302 }
 303
 304 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 305 {
 306         mutex_lock(&minor_lock);
 307         if (vlan->minor) {
 308                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 309                 vlan->minor = 0;
 310         }
 311         mutex_unlock(&minor_lock);
 312 }
 313
 314 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 315 {
 316         struct net_device *dev = NULL;
 317         struct macvlan_dev *vlan;
 318
 319         mutex_lock(&minor_lock);
 320         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 321         if (vlan) {
 322                 dev = vlan->dev;
 323                 dev_hold(dev);
 324         }
 325         mutex_unlock(&minor_lock);
 326         return dev;
 327 }
 328
 329 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 330                            struct net_device *dev,
 331                            struct nlattr *tb[],
 332                            struct nlattr *data[])
 333 {
 334         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 335          * because we can't undo what it does.
 336          */
 337         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 338                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 339 }
 340
 341 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 342                             struct list_head *head)
 343 {
 344         macvtap_del_queues(dev);
 345         macvlan_dellink(dev, head);
 346 }
 347
 348 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 349 {
 350         macvlan_common_setup(dev);
 351         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 352 }
 353
 354 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 355         .kind           = "macvtap",
 356         .setup          = macvtap_setup,
 357         .newlink        = macvtap_newlink,
 358         .dellink        = macvtap_dellink,
 359 };
 360
 361
 362 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 363 {
 364         wait_queue_head_t *wqueue;
 365
 366         if (!sock_writeable(sk) ||
 367             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 368                 return;
 369
 370         wqueue = sk_sleep(sk);
 371         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 372                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 373 }
 374
 375 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 376 {
 377         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 378 }
 379
 380 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 381 {
 382         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 383         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 384         struct macvtap_queue *q;
 385         int err;
 386
 387         err = -ENODEV;
 388         if (!dev)
 389                 goto out;
 390
 391         err = -ENOMEM;
 392         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 393                                              &macvtap_proto);
 394         if (!q)
 395                 goto out;
 396
 397         q->sock.wq = &q->wq;
 398         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 399         q->sock.type = SOCK_RAW;
 400         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 401         q->sock.file = file;
 402         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 403         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 404         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 405         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 406         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 407         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 408
 409         /*
 410          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 411          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 412          *
 413          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 414          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 415          */
 416         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 417                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 418
 419         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 420         if (err)
 421                 sock_put(&q->sk);
 422
 423 out:
 424         if (dev)
 425                 dev_put(dev);
 426
 427         return err;
 428 }
 429
 430 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 431 {
 432         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 433         macvtap_put_queue(q);
 434         return 0;
 435 }
 436
 437 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 438 {
 439         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 440         unsigned int mask = POLLERR;
 441
 442         if (!q)
 443                 goto out;
 444
 445         mask = 0;
 446         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 447
 448         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 449                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 450
 451         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 452             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 453              sock_writeable(&q->sk)))
 454                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 455
 456 out:
 457         return mask;
 458 }
 459
 460 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 461                                                 size_t len, size_t linear,
 462                                                 int noblock, int *err)
 463 {
 464         struct sk_buff *skb;
 465
 466         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 467         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 468                 linear = len;
 469
 470         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 471                                    err);
 472         if (!skb)
 473                 return NULL;
 474
 475         skb_reserve(skb, prepad);
 476         skb_put(skb, linear);
 477         skb->data_len = len - linear;
 478         skb->len += len - linear;
 479
 480         return skb;
 481 }
 482
 483 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 484 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 485                                   int offset, size_t count)
 486 {
 487         int len = iov_length(from, count) - offset;
 488         int copy = skb_headlen(skb);
 489         int size, offset1 = 0;
 490         int i = 0;
 491
 492         /* Skip over from offset */
 493         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 494                 offset -= from->iov_len;
 495                 ++from;
 496                 --count;
 497         }
 498
 499         /* copy up to skb headlen */
 500         while (count && (copy > 0)) {
 501                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 502                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 503                                    size))
 504                         return -EFAULT;
 505                 if (copy > size) {
 506                         ++from;
 507                         --count;
 508                         offset = 0;
 509                 } else
 510                         offset += size;
 511                 copy -= size;
 512                 offset1 += size;
 513         }
 514
 515         if (len == offset1)
 516                 return 0;
 517
 518         while (count--) {
 519                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 520                 int num_pages;
 521                 unsigned long base;
 522                 unsigned long truesize;
 523
 524                 len = from->iov_len - offset;
 525                 if (!len) {
 526                         offset = 0;
 527                         ++from;
 528                         continue;
 529                 }
 530                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 531                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 532                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 533                         return -EMSGSIZE;
 534                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 535                 if (num_pages != size) {
 536                         int j;
 537
 538                         for (j = 0; j < num_pages; j++)
 539                                 put_page(page[i + j]);
 540                         return -EFAULT;
 541                 }
 542                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 543                 skb->data_len += len;
 544                 skb->len += len;
 545                 skb->truesize += truesize;
 546                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 547                 while (len) {
 548                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 549                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 550                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 551                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 552                         /* increase sk_wmem_alloc */
 553                         base += size;
 554                         len -= size;
 555                         i++;
 556                 }
 557                 offset = 0;
 558                 ++from;
 559         }
 560         return 0;
 561 }
 562
 563 /*
 564  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 565  * be shared with the tun/tap driver.
 566  */
 567 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 568                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 569 {
 570         unsigned short gso_type = 0;
 571         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 572                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 573                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 574                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 575                         break;
 576                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 577                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 578                         break;
 579                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 580                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 581                         if (skb->protocol == htons(ETH_P_IPV6))
 582                                 ipv6_proxy_select_ident(skb);
 583                         break;
 584                 default:
 585                         return -EINVAL;
 586                 }
 587
 588                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 589                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 590
 591                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 592                         return -EINVAL;
 593         }
 594
 595         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 596                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 597                                           vnet_hdr->csum_offset))
 598                         return -EINVAL;
 599         }
 600
 601         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 602                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 603                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 604
 605                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 606                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 607                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 608         }
 609         return 0;
 610 }
 611
 612 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 613                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 614 {
 615         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 616
 617         if (skb_is_gso(skb)) {
 618                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 619
 620                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 621                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 622                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 623                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 624                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 625                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 626                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 627                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 628                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 629                 else
 630                         BUG();
 631                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 632                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 633         } else
 634                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 635
 636         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 637                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 638                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 639                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 640         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 641                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 642         } /* else everything is zero */
 643
 644         return 0;
 645 }
 646
 647 static unsigned long iov_pages(const struct iovec *iv, int offset,
 648                                unsigned long nr_segs)
 649 {
 650         unsigned long seg, base;
 651         int pages = 0, len, size;
 652
 653         while (nr_segs && (offset >= iv->iov_len)) {
 654                 offset -= iv->iov_len;
 655                 ++iv;
 656                 --nr_segs;
 657         }
 658
 659         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
 660                 base = (unsigned long)iv[seg].iov_base + offset;
 661                 len = iv[seg].iov_len - offset;
 662                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 663                 pages += size;
 664                 offset = 0;
 665         }
 666
 667         return pages;
 668 }
 669
 670 /* Neighbour code has some assumptions on HH_DATA_MOD alignment */
 671 #define MACVTAP_RESERVE HH_DATA_OFF(ETH_HLEN)
 672
 673 /* Get packet from user space buffer */
 674 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 675                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 676                                 size_t count, int noblock)
 677 {
 678         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(MACVTAP_RESERVE);
 679         struct sk_buff *skb;
 680         struct macvlan_dev *vlan;
 681         unsigned long len = total_len;
 682         int err;
 683         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 684         int vnet_hdr_len = 0;
 685         int copylen = 0;
 686         bool zerocopy = false;
 687         size_t linear;
 688
 689         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 690                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 691
 692                 err = -EINVAL;
 693                 if (len < vnet_hdr_len)
 694                         goto err;
 695                 len -= vnet_hdr_len;
 696
 697                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 698                                            sizeof(vnet_hdr));
 699                 if (err < 0)
 700                         goto err;
 701                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 702                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 703                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 704                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 705                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 706                 err = -EINVAL;
 707                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 708                         goto err;
 709         }
 710
 711         err = -EINVAL;
 712         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 713                 goto err;
 714
 715         err = -EMSGSIZE;
 716         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 717                 goto err;
 718
 719         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 720                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ? vnet_hdr.hdr_len : GOODCOPY_LEN;
 721                 if (copylen > good_linear)
 722                         copylen = good_linear;
 723                 else if (copylen < ETH_HLEN)
 724                         copylen = ETH_HLEN;
 725                 linear = copylen;
 726                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
 727                     <= MAX_SKB_FRAGS)
 728                         zerocopy = true;
 729         }
 730
 731         if (!zerocopy) {
 732                 copylen = len;
 733                 linear = vnet_hdr.hdr_len;
 734                 if (linear > good_linear)
 735                         linear = good_linear;
 736                 else if (linear < ETH_HLEN)
 737                         linear = ETH_HLEN;
 738         }
 739
 740         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, MACVTAP_RESERVE, copylen,
 741                                 linear, noblock, &err);
 742         if (!skb)
 743                 goto err;
 744
 745         if (zerocopy)
 746                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 747         else {
 748                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 749                                                    len);
 750                 if (!err && m && m->msg_control) {
 751                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 752                         uarg->callback(uarg);
 753                 }
 754         }
 755
 756         if (err)
 757                 goto err_kfree;
 758
 759         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 760         skb_reset_mac_header(skb);
 761         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 762
 763         if (vnet_hdr_len) {
 764                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 765                 if (err)
 766                         goto err_kfree;
 767         }
 768
 769         rcu_read_lock_bh();
 770         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 771         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 772         if (zerocopy) {
 773                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 774                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 775         }
 776         if (vlan)
 777                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 778         else
 779                 kfree_skb(skb);
 780         rcu_read_unlock_bh();
 781
 782         return total_len;
 783
 784 err_kfree:
 785         kfree_skb(skb);
 786
 787 err:
 788         rcu_read_lock_bh();
 789         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 790         if (vlan)
 791                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 792         rcu_read_unlock_bh();
 793
 794         return err;
 795 }
 796
 797 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 798                                  unsigned long count, loff_t pos)
 799 {
 800         struct file *file = iocb->ki_filp;
 801         ssize_t result = -ENOLINK;
 802         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 803
 804         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 805                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 806         return result;
 807 }
 808
 809 /* Put packet to the user space buffer */
 810 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 811                                 const struct sk_buff *skb,
 812                                 const struct iovec *iv, int len)
 813 {
 814         struct macvlan_dev *vlan;
 815         int ret;
 816         int vnet_hdr_len = 0;
 817
 818         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 819                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 820                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 821                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 822                         return -EINVAL;
 823
 824                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 825                 if (ret)
 826                         return ret;
 827
 828                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 829                         return -EFAULT;
 830         }
 831
 832         len = min_t(int, skb->len, len);
 833
 834         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len, len);
 835
 836         rcu_read_lock_bh();
 837         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 838         if (vlan)
 839                 macvlan_count_rx(vlan, len, ret == 0, 0);
 840         rcu_read_unlock_bh();
 841
 842         return ret ? ret : (len + vnet_hdr_len);
 843 }
 844
 845 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 846                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 847                                int noblock)
 848 {
 849         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 850         struct sk_buff *skb;
 851         ssize_t ret = 0;
 852
 853         add_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 854         while (len) {
 855                 current->state = 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         current->state = TASK_RUNNING;
 878         remove_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 879         return ret;
 880 }
 881
 882 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 883                                 unsigned long count, loff_t pos)
 884 {
 885         struct file *file = iocb->ki_filp;
 886         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 887         ssize_t len, ret = 0;
 888
 889         len = iov_length(iv, count);
 890         if (len < 0) {
 891                 ret = -EINVAL;
 892                 goto out;
 893         }
 894
 895         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 896         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 897 out:
 898         return ret;
 899 }
 900
 901 /*
 902  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 903  */
 904 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 905                           unsigned long arg)
 906 {
 907         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 908         struct macvlan_dev *vlan;
 909         void __user *argp = (void __user *)arg;
 910         struct ifreq __user *ifr = argp;
 911         unsigned int __user *up = argp;
 912         unsigned int u;
 913         int __user *sp = argp;
 914         int s;
 915         int ret;
 916
 917         switch (cmd) {
 918         case TUNSETIFF:
 919                 /* ignore the name, just look at flags */
 920                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 921                         return -EFAULT;
 922
 923                 ret = 0;
 924                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 925                         ret = -EINVAL;
 926                 else
 927                         q->flags = u;
 928
 929                 return ret;
 930
 931         case TUNGETIFF:
 932                 rcu_read_lock_bh();
 933                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 934                 if (vlan)
 935                         dev_hold(vlan->dev);
 936                 rcu_read_unlock_bh();
 937
 938                 if (!vlan)
 939                         return -ENOLINK;
 940
 941                 ret = 0;
 942                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 943                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 944                         ret = -EFAULT;
 945                 dev_put(vlan->dev);
 946                 return ret;
 947
 948         case TUNGETFEATURES:
 949                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 950                         return -EFAULT;
 951                 return 0;
 952
 953         case TUNSETSNDBUF:
 954                 if (get_user(u, up))
 955                         return -EFAULT;
 956
 957                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 958                 return 0;
 959
 960         case TUNGETVNETHDRSZ:
 961                 s = q->vnet_hdr_sz;
 962                 if (put_user(s, sp))
 963                         return -EFAULT;
 964                 return 0;
 965
 966         case TUNSETVNETHDRSZ:
 967                 if (get_user(s, sp))
 968                         return -EFAULT;
 969                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 970                         return -EINVAL;
 971
 972                 q->vnet_hdr_sz = s;
 973                 return 0;
 974
 975         case TUNSETOFFLOAD:
 976                 /* let the user check for future flags */
 977                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 978                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 979                         return -EINVAL;
 980
 981                 /* TODO: only accept frames with the features that
 982                          got enabled for forwarded frames */
 983                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 984                         return  -EINVAL;
 985                 return 0;
 986
 987         default:
 988                 return -EINVAL;
 989         }
 990 }
 991
 992 #ifdef CONFIG_COMPAT
 993 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 994                                  unsigned long arg)
 995 {
 996         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 997 }
 998 #endif
 999
1000 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1001         .owner          = THIS_MODULE,
1002         .open           = macvtap_open,
1003         .release        = macvtap_release,
1004         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1005         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1006         .poll           = macvtap_poll,
1007         .llseek         = no_llseek,
1008         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1009 #ifdef CONFIG_COMPAT
1010         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1011 #endif
1012 };
1013
1014 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1015                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1016 {
1017         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1018         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1019                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1020 }
1021
1022 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1023                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1024                            int flags)
1025 {
1026         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1027         int ret;
1028         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1029                 return -EINVAL;
1030         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1031                           flags & MSG_DONTWAIT);
1032         if (ret > total_len) {
1033                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1034                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1035         }
1036         return ret;
1037 }
1038
1039 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1040 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1041         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1042         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1043 };
1044
1045 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1046  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1047  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1048  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1049 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1050 {
1051         struct macvtap_queue *q;
1052         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1053                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1054         q = file->private_data;
1055         if (!q)
1056                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1057         return &q->sock;
1058 }
1059 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1060
1061 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1062                                 unsigned long event, void *ptr)
1063 {
1064         struct net_device *dev = ptr;
1065         struct macvlan_dev *vlan;
1066         struct device *classdev;
1067         dev_t devt;
1068         int err;
1069
1070         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1071                 return NOTIFY_DONE;
1072
1073         vlan = netdev_priv(dev);
1074
1075         switch (event) {
1076         case NETDEV_REGISTER:
1077                 /* Create the device node here after the network device has
1078                  * been registered but before register_netdevice has
1079                  * finished running.
1080                  */
1081                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1082                 if (err)
1083                         return notifier_from_errno(err);
1084
1085                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1086                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1087                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1088                 if (IS_ERR(classdev)) {
1089                         macvtap_free_minor(vlan);
1090                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1091                 }
1092                 break;
1093         case NETDEV_UNREGISTER:
1094                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1095                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1096                 macvtap_free_minor(vlan);
1097                 break;
1098         }
1099
1100         return NOTIFY_DONE;
1101 }
1102
1103 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1104         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1105 };
1106
1107 static int macvtap_init(void)
1108 {
1109         int err;
1110
1111         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1112                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1113         if (err)
1114                 goto out1;
1115
1116         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1117         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1118         if (err)
1119                 goto out2;
1120
1121         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1122         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1123                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1124                 goto out3;
1125         }
1126
1127         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1128         if (err)
1129                 goto out4;
1130
1131         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1132         if (err)
1133                 goto out5;
1134
1135         return 0;
1136
1137 out5:
1138         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1139 out4:
1140         class_unregister(macvtap_class);
1141 out3:
1142         cdev_del(&macvtap_cdev);
1143 out2:
1144         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1145 out1:
1146         return err;
1147 }
1148 module_init(macvtap_init);
1149
1150 static void macvtap_exit(void)
1151 {
1152         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1153         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1154         class_unregister(macvtap_class);
1155         cdev_del(&macvtap_cdev);
1156         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1157 }
1158 module_exit(macvtap_exit);
1159
1160 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1161 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1162 MODULE_LICENSE("GPL");