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  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  55  */
  56 static dev_t macvtap_major;
  57 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  58 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  59 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  60
  61 #define GOODCOPY_LEN 128
  62 static struct class *macvtap_class;
  63 static struct cdev macvtap_cdev;
  64
  65 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  66
  67 /*
  68  * RCU usage:
  69  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  70  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  71  * or macvtap_lock is held.
  72  *
  73  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  74  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  75  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  76  * macvtap_get_queue() fails.
  77  *
  78  * There may still be references to the struct sock inside of the
  79  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  80  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  81  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  82  */
  83 static DEFINE_SPINLOCK(macvtap_lock);
  84
  85 /*
  86  * get_slot: return a [unused/occupied] slot in vlan->taps[]:
  87  *      - if 'q' is NULL, return the first empty slot;
  88  *      - otherwise, return the slot this pointer occupies.
  89  */
  90 static int get_slot(struct macvlan_dev *vlan, struct macvtap_queue *q)
  91 {
  92         int i;
  93
  94         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES; i++) {
  95                 if (rcu_dereference(vlan->taps[i]) == q)
  96                         return i;
  97         }
  98
  99         /* Should never happen */
 100         BUG_ON(1);
 101 }
 102
 103 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 104                                 struct macvtap_queue *q)
 105 {
 106         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 107         int index;
 108         int err = -EBUSY;
 109
 110         spin_lock(&macvtap_lock);
 111         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 112                 goto out;
 113
 114         err = 0;
 115         index = get_slot(vlan, NULL);
 116         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 117         rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], q);
 118         sock_hold(&q->sk);
 119
 120         q->file = file;
 121         file->private_data = q;
 122
 123         vlan->numvtaps++;
 124
 125 out:
 126         spin_unlock(&macvtap_lock);
 127         return err;
 128 }
 129
 130 /*
 131  * The file owning the queue got closed, give up both
 132  * the reference that the files holds as well as the
 133  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 134  *
 135  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 136  * to the queue again after destroying it.
 137  */
 138 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 139 {
 140         struct macvlan_dev *vlan;
 141
 142         spin_lock(&macvtap_lock);
 143         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 144                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 145         if (vlan) {
 146                 int index = get_slot(vlan, q);
 147
 148                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], NULL);
 149                 rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 150                 sock_put(&q->sk);
 151                 --vlan->numvtaps;
 152         }
 153
 154         spin_unlock(&macvtap_lock);
 155
 156         synchronize_rcu();
 157         sock_put(&q->sk);
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 162  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 163  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 164  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 165  * of this function.
 166  */
 167 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 168                                                struct sk_buff *skb)
 169 {
 170         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 171         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 172         int numvtaps = vlan->numvtaps;
 173         __u32 rxq;
 174
 175         if (!numvtaps)
 176                 goto out;
 177
 178         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 179                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 180
 181                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 182                         rxq -= numvtaps;
 183
 184                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 185                 if (tap)
 186                         goto out;
 187         }
 188
 189         /* Check if we can use flow to select a queue */
 190         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 191         if (rxq) {
 192                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 193                 if (tap)
 194                         goto out;
 195         }
 196
 197         /* Everything failed - find first available queue */
 198         for (rxq = 0; rxq < MAX_MACVTAP_QUEUES; rxq++) {
 199                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 200                 if (tap)
 201                         break;
 202         }
 203
 204 out:
 205         return tap;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * The net_device is going away, give up the reference
 210  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 211  * from the queues to NULL.
 212  */
 213 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 214 {
 215         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 216         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 217         int i, j = 0;
 218
 219         /* macvtap_put_queue can free some slots, so go through all slots */
 220         spin_lock(&macvtap_lock);
 221         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES && vlan->numvtaps; i++) {
 222                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 223                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 224                 if (q) {
 225                         qlist[j++] = q;
 226                         rcu_assign_pointer(vlan->taps[i], NULL);
 227                         rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 228                         vlan->numvtaps--;
 229                 }
 230         }
 231         BUG_ON(vlan->numvtaps != 0);
 232         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 233         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 234         spin_unlock(&macvtap_lock);
 235
 236         synchronize_rcu();
 237
 238         for (--j; j >= 0; j--)
 239                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 244  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 245  * the skb and put it into the receive queue.
 246  */
 247 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 248 {
 249         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 250         if (!q)
 251                 goto drop;
 252
 253         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 254                 goto drop;
 255
 256         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 257         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 258         return NET_RX_SUCCESS;
 259
 260 drop:
 261         kfree_skb(skb);
 262         return NET_RX_DROP;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 267  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 268  * forward, which macvlan cannot.
 269  */
 270 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 271 {
 272         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 273         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 274 }
 275
 276 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 277 {
 278         int retval = -ENOMEM;
 279         int id;
 280
 281         mutex_lock(&minor_lock);
 282         if (idr_pre_get(&minor_idr, GFP_KERNEL) == 0)
 283                 goto exit;
 284
 285         retval = idr_get_new_above(&minor_idr, vlan, 1, &id);
 286         if (retval < 0) {
 287                 if (retval == -EAGAIN)
 288                         retval = -ENOMEM;
 289                 goto exit;
 290         }
 291         if (id < MACVTAP_NUM_DEVS) {
 292                 vlan->minor = id;
 293         } else {
 294                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 295                 retval = -EINVAL;
 296                 idr_remove(&minor_idr, id);
 297         }
 298 exit:
 299         mutex_unlock(&minor_lock);
 300         return retval;
 301 }
 302
 303 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 304 {
 305         mutex_lock(&minor_lock);
 306         if (vlan->minor) {
 307                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 308                 vlan->minor = 0;
 309         }
 310         mutex_unlock(&minor_lock);
 311 }
 312
 313 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 314 {
 315         struct net_device *dev = NULL;
 316         struct macvlan_dev *vlan;
 317
 318         mutex_lock(&minor_lock);
 319         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 320         if (vlan) {
 321                 dev = vlan->dev;
 322                 dev_hold(dev);
 323         }
 324         mutex_unlock(&minor_lock);
 325         return dev;
 326 }
 327
 328 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 329                            struct net_device *dev,
 330                            struct nlattr *tb[],
 331                            struct nlattr *data[])
 332 {
 333         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 334          * because we can't undo what it does.
 335          */
 336         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 337                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 338 }
 339
 340 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 341                             struct list_head *head)
 342 {
 343         macvtap_del_queues(dev);
 344         macvlan_dellink(dev, head);
 345 }
 346
 347 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 348 {
 349         macvlan_common_setup(dev);
 350         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 351 }
 352
 353 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 354         .kind           = "macvtap",
 355         .setup          = macvtap_setup,
 356         .newlink        = macvtap_newlink,
 357         .dellink        = macvtap_dellink,
 358 };
 359
 360
 361 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 362 {
 363         wait_queue_head_t *wqueue;
 364
 365         if (!sock_writeable(sk) ||
 366             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 367                 return;
 368
 369         wqueue = sk_sleep(sk);
 370         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 371                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 372 }
 373
 374 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 375 {
 376         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 377 }
 378
 379 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 380 {
 381         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 382         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 383         struct macvtap_queue *q;
 384         int err;
 385
 386         err = -ENODEV;
 387         if (!dev)
 388                 goto out;
 389
 390         err = -ENOMEM;
 391         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 392                                              &macvtap_proto);
 393         if (!q)
 394                 goto out;
 395
 396         q->sock.wq = &q->wq;
 397         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 398         q->sock.type = SOCK_RAW;
 399         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 400         q->sock.file = file;
 401         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 402         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 403         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 404         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 405         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 406         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 407
 408         /*
 409          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 410          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 411          *
 412          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 413          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 414          */
 415         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 416                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 417
 418         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 419         if (err)
 420                 sock_put(&q->sk);
 421
 422 out:
 423         if (dev)
 424                 dev_put(dev);
 425
 426         return err;
 427 }
 428
 429 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 430 {
 431         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 432         macvtap_put_queue(q);
 433         return 0;
 434 }
 435
 436 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 437 {
 438         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 439         unsigned int mask = POLLERR;
 440
 441         if (!q)
 442                 goto out;
 443
 444         mask = 0;
 445         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 446
 447         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 448                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 449
 450         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 451             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 452              sock_writeable(&q->sk)))
 453                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 454
 455 out:
 456         return mask;
 457 }
 458
 459 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 460                                                 size_t len, size_t linear,
 461                                                 int noblock, int *err)
 462 {
 463         struct sk_buff *skb;
 464
 465         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 466         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 467                 linear = len;
 468
 469         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 470                                    err);
 471         if (!skb)
 472                 return NULL;
 473
 474         skb_reserve(skb, prepad);
 475         skb_put(skb, linear);
 476         skb->data_len = len - linear;
 477         skb->len += len - linear;
 478
 479         return skb;
 480 }
 481
 482 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 483 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 484                                   int offset, size_t count)
 485 {
 486         int len = iov_length(from, count) - offset;
 487         int copy = skb_headlen(skb);
 488         int size, offset1 = 0;
 489         int i = 0;
 490
 491         /* Skip over from offset */
 492         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 493                 offset -= from->iov_len;
 494                 ++from;
 495                 --count;
 496         }
 497
 498         /* copy up to skb headlen */
 499         while (count && (copy > 0)) {
 500                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 501                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 502                                    size))
 503                         return -EFAULT;
 504                 if (copy > size) {
 505                         ++from;
 506                         --count;
 507                         offset = 0;
 508                 } else
 509                         offset += size;
 510                 copy -= size;
 511                 offset1 += size;
 512         }
 513
 514         if (len == offset1)
 515                 return 0;
 516
 517         while (count--) {
 518                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 519                 int num_pages;
 520                 unsigned long base;
 521                 unsigned long truesize;
 522
 523                 len = from->iov_len - offset;
 524                 if (!len) {
 525                         offset = 0;
 526                         ++from;
 527                         continue;
 528                 }
 529                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 530                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 531                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 532                         return -EMSGSIZE;
 533                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 534                 if (num_pages != size) {
 535                         int j;
 536
 537                         for (j = 0; j < num_pages; j++)
 538                                 put_page(page[i + j]);
 539                         return -EFAULT;
 540                 }
 541                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 542                 skb->data_len += len;
 543                 skb->len += len;
 544                 skb->truesize += truesize;
 545                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 546                 while (len) {
 547                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 548                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 549                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 550                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 551                         /* increase sk_wmem_alloc */
 552                         base += size;
 553                         len -= size;
 554                         i++;
 555                 }
 556                 offset = 0;
 557                 ++from;
 558         }
 559         return 0;
 560 }
 561
 562 /*
 563  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 564  * be shared with the tun/tap driver.
 565  */
 566 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 567                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 568 {
 569         unsigned short gso_type = 0;
 570         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 571                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 572                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 573                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 574                         break;
 575                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 576                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 577                         break;
 578                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 579                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 580                         break;
 581                 default:
 582                         return -EINVAL;
 583                 }
 584
 585                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 586                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 587
 588                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 589                         return -EINVAL;
 590         }
 591
 592         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 593                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 594                                           vnet_hdr->csum_offset))
 595                         return -EINVAL;
 596         }
 597
 598         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 599                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 600                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 601
 602                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 603                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 604                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 605         }
 606         return 0;
 607 }
 608
 609 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 610                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 611 {
 612         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 613
 614         if (skb_is_gso(skb)) {
 615                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 616
 617                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 618                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 619                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 620                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 621                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 622                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 623                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 624                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 625                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 626                 else
 627                         BUG();
 628                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 629                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 630         } else
 631                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 632
 633         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 634                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 635                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 636                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 637         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 638                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 639         } /* else everything is zero */
 640
 641         return 0;
 642 }
 643
 644
 645 /* Get packet from user space buffer */
 646 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 647                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 648                                 size_t count, int noblock)
 649 {
 650         struct sk_buff *skb;
 651         struct macvlan_dev *vlan;
 652         unsigned long len = total_len;
 653         int err;
 654         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 655         int vnet_hdr_len = 0;
 656         int copylen = 0;
 657         bool zerocopy = false;
 658
 659         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 660                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 661
 662                 err = -EINVAL;
 663                 if (len < vnet_hdr_len)
 664                         goto err;
 665                 len -= vnet_hdr_len;
 666
 667                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 668                                            sizeof(vnet_hdr));
 669                 if (err < 0)
 670                         goto err;
 671                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 672                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 673                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 674                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 675                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 676                 err = -EINVAL;
 677                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 678                         goto err;
 679         }
 680
 681         err = -EINVAL;
 682         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 683                 goto err;
 684
 685         err = -EMSGSIZE;
 686         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 687                 goto err;
 688
 689         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 690                 zerocopy = true;
 691
 692         if (zerocopy) {
 693                 /* Userspace may produce vectors with count greater than
 694                  * MAX_SKB_FRAGS, so we need to linearize parts of the skb
 695                  * to let the rest of data to be fit in the frags.
 696                  */
 697                 if (count > MAX_SKB_FRAGS) {
 698                         copylen = iov_length(iv, count - MAX_SKB_FRAGS);
 699                         if (copylen < vnet_hdr_len)
 700                                 copylen = 0;
 701                         else
 702                                 copylen -= vnet_hdr_len;
 703                 }
 704                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 705                  * room for skb expand head in case it is used.
 706                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 707                  */
 708                 if (copylen < vnet_hdr.hdr_len)
 709                         copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 710                 if (!copylen)
 711                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 712         } else
 713                 copylen = len;
 714
 715         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 716                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 717         if (!skb)
 718                 goto err;
 719
 720         if (zerocopy)
 721                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 722         else
 723                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 724                                                    len);
 725         if (err)
 726                 goto err_kfree;
 727
 728         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 729         skb_reset_mac_header(skb);
 730         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 731
 732         if (vnet_hdr_len) {
 733                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 734                 if (err)
 735                         goto err_kfree;
 736         }
 737
 738         rcu_read_lock_bh();
 739         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 740         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 741         if (zerocopy) {
 742                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 743                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 744         }
 745         if (vlan)
 746                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 747         else
 748                 kfree_skb(skb);
 749         rcu_read_unlock_bh();
 750
 751         return total_len;
 752
 753 err_kfree:
 754         kfree_skb(skb);
 755
 756 err:
 757         rcu_read_lock_bh();
 758         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 759         if (vlan)
 760                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 761         rcu_read_unlock_bh();
 762
 763         return err;
 764 }
 765
 766 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 767                                  unsigned long count, loff_t pos)
 768 {
 769         struct file *file = iocb->ki_filp;
 770         ssize_t result = -ENOLINK;
 771         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 772
 773         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 774                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 775         return result;
 776 }
 777
 778 /* Put packet to the user space buffer */
 779 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 780                                 const struct sk_buff *skb,
 781                                 const struct iovec *iv, int len)
 782 {
 783         struct macvlan_dev *vlan;
 784         int ret;
 785         int vnet_hdr_len = 0;
 786
 787         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 788                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 789                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 790                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 791                         return -EINVAL;
 792
 793                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 794                 if (ret)
 795                         return ret;
 796
 797                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 798                         return -EFAULT;
 799         }
 800
 801         len = min_t(int, skb->len, len);
 802
 803         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len, len);
 804
 805         rcu_read_lock_bh();
 806         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 807         if (vlan)
 808                 macvlan_count_rx(vlan, len, ret == 0, 0);
 809         rcu_read_unlock_bh();
 810
 811         return ret ? ret : (len + vnet_hdr_len);
 812 }
 813
 814 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 815                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 816                                int noblock)
 817 {
 818         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 819         struct sk_buff *skb;
 820         ssize_t ret = 0;
 821
 822         add_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 823         while (len) {
 824                 current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
 825
 826                 /* Read frames from the queue */
 827                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 828                 if (!skb) {
 829                         if (noblock) {
 830                                 ret = -EAGAIN;
 831                                 break;
 832                         }
 833                         if (signal_pending(current)) {
 834                                 ret = -ERESTARTSYS;
 835                                 break;
 836                         }
 837                         /* Nothing to read, let's sleep */
 838                         schedule();
 839                         continue;
 840                 }
 841                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 842                 kfree_skb(skb);
 843                 break;
 844         }
 845
 846         current->state = TASK_RUNNING;
 847         remove_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 848         return ret;
 849 }
 850
 851 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 852                                 unsigned long count, loff_t pos)
 853 {
 854         struct file *file = iocb->ki_filp;
 855         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 856         ssize_t len, ret = 0;
 857
 858         len = iov_length(iv, count);
 859         if (len < 0) {
 860                 ret = -EINVAL;
 861                 goto out;
 862         }
 863
 864         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 865         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 866 out:
 867         return ret;
 868 }
 869
 870 /*
 871  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 872  */
 873 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 874                           unsigned long arg)
 875 {
 876         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 877         struct macvlan_dev *vlan;
 878         void __user *argp = (void __user *)arg;
 879         struct ifreq __user *ifr = argp;
 880         unsigned int __user *up = argp;
 881         unsigned int u;
 882         int __user *sp = argp;
 883         int s;
 884         int ret;
 885
 886         switch (cmd) {
 887         case TUNSETIFF:
 888                 /* ignore the name, just look at flags */
 889                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 890                         return -EFAULT;
 891
 892                 ret = 0;
 893                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 894                         ret = -EINVAL;
 895                 else
 896                         q->flags = u;
 897
 898                 return ret;
 899
 900         case TUNGETIFF:
 901                 rcu_read_lock_bh();
 902                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 903                 if (vlan)
 904                         dev_hold(vlan->dev);
 905                 rcu_read_unlock_bh();
 906
 907                 if (!vlan)
 908                         return -ENOLINK;
 909
 910                 ret = 0;
 911                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 912                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 913                         ret = -EFAULT;
 914                 dev_put(vlan->dev);
 915                 return ret;
 916
 917         case TUNGETFEATURES:
 918                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 919                         return -EFAULT;
 920                 return 0;
 921
 922         case TUNSETSNDBUF:
 923                 if (get_user(u, up))
 924                         return -EFAULT;
 925
 926                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 927                 return 0;
 928
 929         case TUNGETVNETHDRSZ:
 930                 s = q->vnet_hdr_sz;
 931                 if (put_user(s, sp))
 932                         return -EFAULT;
 933                 return 0;
 934
 935         case TUNSETVNETHDRSZ:
 936                 if (get_user(s, sp))
 937                         return -EFAULT;
 938                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 939                         return -EINVAL;
 940
 941                 q->vnet_hdr_sz = s;
 942                 return 0;
 943
 944         case TUNSETOFFLOAD:
 945                 /* let the user check for future flags */
 946                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 947                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 948                         return -EINVAL;
 949
 950                 /* TODO: only accept frames with the features that
 951                          got enabled for forwarded frames */
 952                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 953                         return  -EINVAL;
 954                 return 0;
 955
 956         default:
 957                 return -EINVAL;
 958         }
 959 }
 960
 961 #ifdef CONFIG_COMPAT
 962 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 963                                  unsigned long arg)
 964 {
 965         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 966 }
 967 #endif
 968
 969 static const struct file_operations macvtap_fops = {
 970         .owner          = THIS_MODULE,
 971         .open           = macvtap_open,
 972         .release        = macvtap_release,
 973         .aio_read       = macvtap_aio_read,
 974         .aio_write      = macvtap_aio_write,
 975         .poll           = macvtap_poll,
 976         .llseek         = no_llseek,
 977         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
 978 #ifdef CONFIG_COMPAT
 979         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
 980 #endif
 981 };
 982
 983 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 984                            struct msghdr *m, size_t total_len)
 985 {
 986         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 987         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
 988                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 989 }
 990
 991 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 992                            struct msghdr *m, size_t total_len,
 993                            int flags)
 994 {
 995         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 996         int ret;
 997         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
 998                 return -EINVAL;
 999         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1000                           flags & MSG_DONTWAIT);
1001         if (ret > total_len) {
1002                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1003                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1004         }
1005         return ret;
1006 }
1007
1008 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1009 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1010         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1011         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1012 };
1013
1014 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1015  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1016  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1017  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1018 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1019 {
1020         struct macvtap_queue *q;
1021         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1022                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1023         q = file->private_data;
1024         if (!q)
1025                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1026         return &q->sock;
1027 }
1028 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1029
1030 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1031                                 unsigned long event, void *ptr)
1032 {
1033         struct net_device *dev = ptr;
1034         struct macvlan_dev *vlan;
1035         struct device *classdev;
1036         dev_t devt;
1037         int err;
1038
1039         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1040                 return NOTIFY_DONE;
1041
1042         vlan = netdev_priv(dev);
1043
1044         switch (event) {
1045         case NETDEV_REGISTER:
1046                 /* Create the device node here after the network device has
1047                  * been registered but before register_netdevice has
1048                  * finished running.
1049                  */
1050                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1051                 if (err)
1052                         return notifier_from_errno(err);
1053
1054                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1055                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1056                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1057                 if (IS_ERR(classdev)) {
1058                         macvtap_free_minor(vlan);
1059                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1060                 }
1061                 break;
1062         case NETDEV_UNREGISTER:
1063                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1064                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1065                 macvtap_free_minor(vlan);
1066                 break;
1067         }
1068
1069         return NOTIFY_DONE;
1070 }
1071
1072 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1073         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1074 };
1075
1076 static int macvtap_init(void)
1077 {
1078         int err;
1079
1080         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1081                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1082         if (err)
1083                 goto out1;
1084
1085         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1086         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1087         if (err)
1088                 goto out2;
1089
1090         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1091         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1092                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1093                 goto out3;
1094         }
1095
1096         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1097         if (err)
1098                 goto out4;
1099
1100         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1101         if (err)
1102                 goto out5;
1103
1104         return 0;
1105
1106 out5:
1107         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1108 out4:
1109         class_unregister(macvtap_class);
1110 out3:
1111         cdev_del(&macvtap_cdev);
1112 out2:
1113         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1114 out1:
1115         return err;
1116 }
1117 module_init(macvtap_init);
1118
1119 static void macvtap_exit(void)
1120 {
1121         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1122         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1123         class_unregister(macvtap_class);
1124         cdev_del(&macvtap_cdev);
1125         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1126 }
1127 module_exit(macvtap_exit);
1128
1129 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1130 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1131 MODULE_LICENSE("GPL");