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                 }
 508                 copy -= size;
 509                 offset1 += size;
 510                 offset = 0;
 511         }
 512
 513         if (len == offset1)
 514                 return 0;
 515
 516         while (count--) {
 517                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 518                 int num_pages;
 519                 unsigned long base;
 520
 521                 len = from->iov_len - offset1;
 522                 if (!len) {
 523                         offset1 = 0;
 524                         ++from;
 525                         continue;
 526                 }
 527                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset1;
 528                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 529                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 530                 if ((num_pages != size) ||
 531                     (num_pages > MAX_SKB_FRAGS - skb_shinfo(skb)->nr_frags))
 532                         /* put_page is in skb free */
 533                         return -EFAULT;
 534                 skb->data_len += len;
 535                 skb->len += len;
 536                 skb->truesize += len;
 537                 atomic_add(len, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 538                 while (len) {
 539                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 540                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 541                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 542                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 543                         /* increase sk_wmem_alloc */
 544                         base += size;
 545                         len -= size;
 546                         i++;
 547                 }
 548                 offset1 = 0;
 549                 ++from;
 550         }
 551         return 0;
 552 }
 553
 554 /*
 555  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 556  * be shared with the tun/tap driver.
 557  */
 558 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 559                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 560 {
 561         unsigned short gso_type = 0;
 562         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 563                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 564                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 565                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 566                         break;
 567                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 568                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 569                         break;
 570                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 571                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 572                         break;
 573                 default:
 574                         return -EINVAL;
 575                 }
 576
 577                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 578                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 579
 580                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 581                         return -EINVAL;
 582         }
 583
 584         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 585                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 586                                           vnet_hdr->csum_offset))
 587                         return -EINVAL;
 588         }
 589
 590         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 591                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 592                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 593
 594                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 595                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 596                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 597         }
 598         return 0;
 599 }
 600
 601 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 602                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 603 {
 604         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 605
 606         if (skb_is_gso(skb)) {
 607                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 608
 609                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 610                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 611                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 612                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 613                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 614                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 615                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 616                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 617                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 618                 else
 619                         BUG();
 620                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 621                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 622         } else
 623                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 624
 625         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 626                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 627                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 628                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 629         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 630                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 631         } /* else everything is zero */
 632
 633         return 0;
 634 }
 635
 636
 637 /* Get packet from user space buffer */
 638 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 639                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 640                                 size_t count, int noblock)
 641 {
 642         struct sk_buff *skb;
 643         struct macvlan_dev *vlan;
 644         unsigned long len = total_len;
 645         int err;
 646         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 647         int vnet_hdr_len = 0;
 648         int copylen;
 649         bool zerocopy = false;
 650
 651         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 652                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 653
 654                 err = -EINVAL;
 655                 if (len < vnet_hdr_len)
 656                         goto err;
 657                 len -= vnet_hdr_len;
 658
 659                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 660                                            sizeof(vnet_hdr));
 661                 if (err < 0)
 662                         goto err;
 663                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 664                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 665                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 666                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 667                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 668                 err = -EINVAL;
 669                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 670                         goto err;
 671         }
 672
 673         err = -EINVAL;
 674         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 675                 goto err;
 676
 677         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 678                 zerocopy = true;
 679
 680         if (zerocopy) {
 681                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 682                  * room for skb expand head in case it is used.
 683                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 684                  */
 685                 copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 686                 if (!copylen)
 687                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 688         } else
 689                 copylen = len;
 690
 691         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 692                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 693         if (!skb)
 694                 goto err;
 695
 696         if (zerocopy) {
 697                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 698                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 699         } else
 700                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 701                                                    len);
 702         if (err)
 703                 goto err_kfree;
 704
 705         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 706         skb_reset_mac_header(skb);
 707         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 708
 709         if (vnet_hdr_len) {
 710                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 711                 if (err)
 712                         goto err_kfree;
 713         }
 714
 715         rcu_read_lock_bh();
 716         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 717         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 718         if (zerocopy)
 719                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 720         if (vlan)
 721                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 722         else
 723                 kfree_skb(skb);
 724         rcu_read_unlock_bh();
 725
 726         return total_len;
 727
 728 err_kfree:
 729         kfree_skb(skb);
 730
 731 err:
 732         rcu_read_lock_bh();
 733         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 734         if (vlan)
 735                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 736         rcu_read_unlock_bh();
 737
 738         return err;
 739 }
 740
 741 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 742                                  unsigned long count, loff_t pos)
 743 {
 744         struct file *file = iocb->ki_filp;
 745         ssize_t result = -ENOLINK;
 746         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 747
 748         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 749                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 750         return result;
 751 }
 752
 753 /* Put packet to the user space buffer */
 754 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 755                                 const struct sk_buff *skb,
 756                                 const struct iovec *iv, int len)
 757 {
 758         struct macvlan_dev *vlan;
 759         int ret;
 760         int vnet_hdr_len = 0;
 761
 762         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 763                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 764                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 765                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 766                         return -EINVAL;
 767
 768                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 769                 if (ret)
 770                         return ret;
 771
 772                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 773                         return -EFAULT;
 774         }
 775
 776         len = min_t(int, skb->len, len);
 777
 778         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len, len);
 779
 780         rcu_read_lock_bh();
 781         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 782         if (vlan)
 783                 macvlan_count_rx(vlan, len, ret == 0, 0);
 784         rcu_read_unlock_bh();
 785
 786         return ret ? ret : (len + vnet_hdr_len);
 787 }
 788
 789 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 790                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 791                                int noblock)
 792 {
 793         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 794         struct sk_buff *skb;
 795         ssize_t ret = 0;
 796
 797         add_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 798         while (len) {
 799                 current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
 800
 801                 /* Read frames from the queue */
 802                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 803                 if (!skb) {
 804                         if (noblock) {
 805                                 ret = -EAGAIN;
 806                                 break;
 807                         }
 808                         if (signal_pending(current)) {
 809                                 ret = -ERESTARTSYS;
 810                                 break;
 811                         }
 812                         /* Nothing to read, let's sleep */
 813                         schedule();
 814                         continue;
 815                 }
 816                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 817                 kfree_skb(skb);
 818                 break;
 819         }
 820
 821         current->state = TASK_RUNNING;
 822         remove_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 823         return ret;
 824 }
 825
 826 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 827                                 unsigned long count, loff_t pos)
 828 {
 829         struct file *file = iocb->ki_filp;
 830         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 831         ssize_t len, ret = 0;
 832
 833         len = iov_length(iv, count);
 834         if (len < 0) {
 835                 ret = -EINVAL;
 836                 goto out;
 837         }
 838
 839         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 840         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 841 out:
 842         return ret;
 843 }
 844
 845 /*
 846  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 847  */
 848 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 849                           unsigned long arg)
 850 {
 851         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 852         struct macvlan_dev *vlan;
 853         void __user *argp = (void __user *)arg;
 854         struct ifreq __user *ifr = argp;
 855         unsigned int __user *up = argp;
 856         unsigned int u;
 857         int __user *sp = argp;
 858         int s;
 859         int ret;
 860
 861         switch (cmd) {
 862         case TUNSETIFF:
 863                 /* ignore the name, just look at flags */
 864                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 865                         return -EFAULT;
 866
 867                 ret = 0;
 868                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 869                         ret = -EINVAL;
 870                 else
 871                         q->flags = u;
 872
 873                 return ret;
 874
 875         case TUNGETIFF:
 876                 rcu_read_lock_bh();
 877                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 878                 if (vlan)
 879                         dev_hold(vlan->dev);
 880                 rcu_read_unlock_bh();
 881
 882                 if (!vlan)
 883                         return -ENOLINK;
 884
 885                 ret = 0;
 886                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 887                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 888                         ret = -EFAULT;
 889                 dev_put(vlan->dev);
 890                 return ret;
 891
 892         case TUNGETFEATURES:
 893                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 894                         return -EFAULT;
 895                 return 0;
 896
 897         case TUNSETSNDBUF:
 898                 if (get_user(u, up))
 899                         return -EFAULT;
 900
 901                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 902                 return 0;
 903
 904         case TUNGETVNETHDRSZ:
 905                 s = q->vnet_hdr_sz;
 906                 if (put_user(s, sp))
 907                         return -EFAULT;
 908                 return 0;
 909
 910         case TUNSETVNETHDRSZ:
 911                 if (get_user(s, sp))
 912                         return -EFAULT;
 913                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 914                         return -EINVAL;
 915
 916                 q->vnet_hdr_sz = s;
 917                 return 0;
 918
 919         case TUNSETOFFLOAD:
 920                 /* let the user check for future flags */
 921                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 922                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 923                         return -EINVAL;
 924
 925                 /* TODO: only accept frames with the features that
 926                          got enabled for forwarded frames */
 927                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 928                         return  -EINVAL;
 929                 return 0;
 930
 931         default:
 932                 return -EINVAL;
 933         }
 934 }
 935
 936 #ifdef CONFIG_COMPAT
 937 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 938                                  unsigned long arg)
 939 {
 940         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 941 }
 942 #endif
 943
 944 static const struct file_operations macvtap_fops = {
 945         .owner          = THIS_MODULE,
 946         .open           = macvtap_open,
 947         .release        = macvtap_release,
 948         .aio_read       = macvtap_aio_read,
 949         .aio_write      = macvtap_aio_write,
 950         .poll           = macvtap_poll,
 951         .llseek         = no_llseek,
 952         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
 953 #ifdef CONFIG_COMPAT
 954         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
 955 #endif
 956 };
 957
 958 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 959                            struct msghdr *m, size_t total_len)
 960 {
 961         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 962         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
 963                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 964 }
 965
 966 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 967                            struct msghdr *m, size_t total_len,
 968                            int flags)
 969 {
 970         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 971         int ret;
 972         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
 973                 return -EINVAL;
 974         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
 975                           flags & MSG_DONTWAIT);
 976         if (ret > total_len) {
 977                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
 978                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
 979         }
 980         return ret;
 981 }
 982
 983 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
 984 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
 985         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
 986         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
 987 };
 988
 989 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
 990  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
 991  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
 992  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
 993 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
 994 {
 995         struct macvtap_queue *q;
 996         if (file->f_op != &macvtap_fops)
 997                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 998         q = file->private_data;
 999         if (!q)
1000                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1001         return &q->sock;
1002 }
1003 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1004
1005 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1006                                 unsigned long event, void *ptr)
1007 {
1008         struct net_device *dev = ptr;
1009         struct macvlan_dev *vlan;
1010         struct device *classdev;
1011         dev_t devt;
1012         int err;
1013
1014         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1015                 return NOTIFY_DONE;
1016
1017         vlan = netdev_priv(dev);
1018
1019         switch (event) {
1020         case NETDEV_REGISTER:
1021                 /* Create the device node here after the network device has
1022                  * been registered but before register_netdevice has
1023                  * finished running.
1024                  */
1025                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1026                 if (err)
1027                         return notifier_from_errno(err);
1028
1029                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1030                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1031                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1032                 if (IS_ERR(classdev)) {
1033                         macvtap_free_minor(vlan);
1034                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1035                 }
1036                 break;
1037         case NETDEV_UNREGISTER:
1038                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1039                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1040                 macvtap_free_minor(vlan);
1041                 break;
1042         }
1043
1044         return NOTIFY_DONE;
1045 }
1046
1047 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1048         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1049 };
1050
1051 static int macvtap_init(void)
1052 {
1053         int err;
1054
1055         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1056                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1057         if (err)
1058                 goto out1;
1059
1060         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1061         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1062         if (err)
1063                 goto out2;
1064
1065         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1066         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1067                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1068                 goto out3;
1069         }
1070
1071         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1072         if (err)
1073                 goto out4;
1074
1075         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1076         if (err)
1077                 goto out5;
1078
1079         return 0;
1080
1081 out5:
1082         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1083 out4:
1084         class_unregister(macvtap_class);
1085 out3:
1086         cdev_del(&macvtap_cdev);
1087 out2:
1088         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1089 out1:
1090         return err;
1091 }
1092 module_init(macvtap_init);
1093
1094 static void macvtap_exit(void)
1095 {
1096         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1097         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1098         class_unregister(macvtap_class);
1099         cdev_del(&macvtap_cdev);
1100         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1101 }
1102 module_exit(macvtap_exit);
1103
1104 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1105 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1106 MODULE_LICENSE("GPL");