macvtap: always pass ethernet header in linear
[pandora-kernel.git] / 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");