drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/wait.h>
  16 #include <linux/cdev.h>
  17 #include <linux/idr.h>
  18 #include <linux/fs.h>
  19
  20 #include <net/net_namespace.h>
  21 #include <net/rtnetlink.h>
  22 #include <net/sock.h>
  23 #include <linux/virtio_net.h>
  24
  25 /*
  26  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  27  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  28  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  29  * implemented in hardware on the underlying device.
  30  *
  31  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  32  * mechanism.
  33  *
  34  */
  35 struct macvtap_queue {
  36         struct sock sk;
  37         struct socket sock;
  38         struct socket_wq wq;
  39         int vnet_hdr_sz;
  40         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  41         struct file *file;
  42         unsigned int flags;
  43         u16 queue_index;
  44         bool enabled;
  45         struct list_head next;
  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 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
  87                                 struct macvtap_queue *q)
  88 {
  89         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
  90         int err = -EINVAL;
  91
  92         spin_lock(&macvtap_lock);
  93
  94         if (q->enabled)
  95                 goto out;
  96
  97         err = 0;
  98         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
  99         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 100         q->enabled = true;
 101
 102         vlan->numvtaps++;
 103 out:
 104         spin_unlock(&macvtap_lock);
 105         return err;
 106 }
 107
 108 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 109                              struct macvtap_queue *q)
 110 {
 111         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 112         int err = -EBUSY;
 113
 114         spin_lock(&macvtap_lock);
 115         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 116                 goto out;
 117
 118         err = 0;
 119         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 120         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 121         sock_hold(&q->sk);
 122
 123         q->file = file;
 124         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 125         q->enabled = true;
 126         file->private_data = q;
 127         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 128
 129         vlan->numvtaps++;
 130         vlan->numqueues++;
 131
 132 out:
 133         spin_unlock(&macvtap_lock);
 134         return err;
 135 }
 136
 137 static int __macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 138 {
 139         struct macvlan_dev *vlan;
 140         struct macvtap_queue *nq;
 141
 142         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 143                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 144
 145         if (!q->enabled)
 146                 return -EINVAL;
 147
 148         if (vlan) {
 149                 int index = q->queue_index;
 150                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 151                 nq = rcu_dereference_protected(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1],
 152                                                lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 153                 nq->queue_index = index;
 154
 155                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 156                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 157                 q->enabled = false;
 158
 159                 vlan->numvtaps--;
 160         }
 161
 162         return 0;
 163 }
 164
 165 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 166 {
 167         int err;
 168
 169         spin_lock(&macvtap_lock);
 170         err = __macvtap_disable_queue(q);
 171         spin_unlock(&macvtap_lock);
 172
 173         return err;
 174 }
 175
 176 /*
 177  * The file owning the queue got closed, give up both
 178  * the reference that the files holds as well as the
 179  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 180  *
 181  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 182  * to the queue again after destroying it.
 183  */
 184 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 185 {
 186         struct macvlan_dev *vlan;
 187
 188         spin_lock(&macvtap_lock);
 189         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 190                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 191         if (vlan) {
 192                 if (q->enabled)
 193                         BUG_ON(__macvtap_disable_queue(q));
 194
 195                 vlan->numqueues--;
 196                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 197                 sock_put(&q->sk);
 198                 list_del_init(&q->next);
 199         }
 200
 201         spin_unlock(&macvtap_lock);
 202
 203         synchronize_rcu();
 204         sock_put(&q->sk);
 205 }
 206
 207 /*
 208  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 209  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 210  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 211  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 212  * of this function.
 213  */
 214 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 215                                                struct sk_buff *skb)
 216 {
 217         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 218         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 219         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 220          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 221          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 222          * racing against queue removal.
 223          */
 224         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 225         __u32 rxq;
 226
 227         if (!numvtaps)
 228                 goto out;
 229
 230         /* Check if we can use flow to select a queue */
 231         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 232         if (rxq) {
 233                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 234                 goto out;
 235         }
 236
 237         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 238                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 239
 240                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 241                         rxq -= numvtaps;
 242
 243                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 244                 goto out;
 245         }
 246
 247         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 248 out:
 249         return tap;
 250 }
 251
 252 /*
 253  * The net_device is going away, give up the reference
 254  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 255  * from the queues to NULL.
 256  */
 257 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 258 {
 259         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 260         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 261         int i, j = 0;
 262
 263         spin_lock(&macvtap_lock);
 264         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 265                 list_del_init(&q->next);
 266                 qlist[j++] = q;
 267                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 268                 if (q->enabled)
 269                         vlan->numvtaps--;
 270                 vlan->numqueues--;
 271         }
 272         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 273                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 274         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 275         BUG_ON(vlan->numqueues);
 276         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 277         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 278         spin_unlock(&macvtap_lock);
 279
 280         synchronize_rcu();
 281
 282         for (--j; j >= 0; j--)
 283                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 284 }
 285
 286 /*
 287  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 288  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 289  * the skb and put it into the receive queue.
 290  */
 291 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 292 {
 293         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 294         if (!q)
 295                 goto drop;
 296
 297         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 298                 goto drop;
 299
 300         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 301         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 302         return NET_RX_SUCCESS;
 303
 304 drop:
 305         kfree_skb(skb);
 306         return NET_RX_DROP;
 307 }
 308
 309 /*
 310  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 311  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 312  * forward, which macvlan cannot.
 313  */
 314 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 315 {
 316         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 317         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 318 }
 319
 320 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 321 {
 322         int retval = -ENOMEM;
 323
 324         mutex_lock(&minor_lock);
 325         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 326         if (retval >= 0) {
 327                 vlan->minor = retval;
 328         } else if (retval == -ENOSPC) {
 329                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 330                 retval = -EINVAL;
 331         }
 332         mutex_unlock(&minor_lock);
 333         return retval < 0 ? retval : 0;
 334 }
 335
 336 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 337 {
 338         mutex_lock(&minor_lock);
 339         if (vlan->minor) {
 340                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 341                 vlan->minor = 0;
 342         }
 343         mutex_unlock(&minor_lock);
 344 }
 345
 346 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 347 {
 348         struct net_device *dev = NULL;
 349         struct macvlan_dev *vlan;
 350
 351         mutex_lock(&minor_lock);
 352         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 353         if (vlan) {
 354                 dev = vlan->dev;
 355                 dev_hold(dev);
 356         }
 357         mutex_unlock(&minor_lock);
 358         return dev;
 359 }
 360
 361 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 362                            struct net_device *dev,
 363                            struct nlattr *tb[],
 364                            struct nlattr *data[])
 365 {
 366         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 367         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 368
 369         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 370          * because we can't undo what it does.
 371          */
 372         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 373                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 374 }
 375
 376 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 377                             struct list_head *head)
 378 {
 379         macvtap_del_queues(dev);
 380         macvlan_dellink(dev, head);
 381 }
 382
 383 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 384 {
 385         macvlan_common_setup(dev);
 386         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 387 }
 388
 389 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 390         .kind           = "macvtap",
 391         .setup          = macvtap_setup,
 392         .newlink        = macvtap_newlink,
 393         .dellink        = macvtap_dellink,
 394 };
 395
 396
 397 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 398 {
 399         wait_queue_head_t *wqueue;
 400
 401         if (!sock_writeable(sk) ||
 402             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 403                 return;
 404
 405         wqueue = sk_sleep(sk);
 406         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 407                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 408 }
 409
 410 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 411 {
 412         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 413 }
 414
 415 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 416 {
 417         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 418         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 419         struct macvtap_queue *q;
 420         int err;
 421
 422         err = -ENODEV;
 423         if (!dev)
 424                 goto out;
 425
 426         err = -ENOMEM;
 427         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 428                                              &macvtap_proto);
 429         if (!q)
 430                 goto out;
 431
 432         q->sock.wq = &q->wq;
 433         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 434         q->sock.type = SOCK_RAW;
 435         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 436         q->sock.file = file;
 437         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 438         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 439         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 440         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 441         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 442         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 443
 444         /*
 445          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 446          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 447          *
 448          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 449          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 450          */
 451         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 452                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 453
 454         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 455         if (err)
 456                 sock_put(&q->sk);
 457
 458 out:
 459         if (dev)
 460                 dev_put(dev);
 461
 462         return err;
 463 }
 464
 465 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 466 {
 467         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 468         macvtap_put_queue(q);
 469         return 0;
 470 }
 471
 472 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 473 {
 474         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 475         unsigned int mask = POLLERR;
 476
 477         if (!q)
 478                 goto out;
 479
 480         mask = 0;
 481         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 482
 483         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 484                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 485
 486         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 487             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 488              sock_writeable(&q->sk)))
 489                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 490
 491 out:
 492         return mask;
 493 }
 494
 495 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 496                                                 size_t len, size_t linear,
 497                                                 int noblock, int *err)
 498 {
 499         struct sk_buff *skb;
 500
 501         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 502         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 503                 linear = len;
 504
 505         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 506                                    err);
 507         if (!skb)
 508                 return NULL;
 509
 510         skb_reserve(skb, prepad);
 511         skb_put(skb, linear);
 512         skb->data_len = len - linear;
 513         skb->len += len - linear;
 514
 515         return skb;
 516 }
 517
 518 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 519 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 520                                   int offset, size_t count)
 521 {
 522         int len = iov_length(from, count) - offset;
 523         int copy = skb_headlen(skb);
 524         int size, offset1 = 0;
 525         int i = 0;
 526
 527         /* Skip over from offset */
 528         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 529                 offset -= from->iov_len;
 530                 ++from;
 531                 --count;
 532         }
 533
 534         /* copy up to skb headlen */
 535         while (count && (copy > 0)) {
 536                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 537                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 538                                    size))
 539                         return -EFAULT;
 540                 if (copy > size) {
 541                         ++from;
 542                         --count;
 543                         offset = 0;
 544                 } else
 545                         offset += size;
 546                 copy -= size;
 547                 offset1 += size;
 548         }
 549
 550         if (len == offset1)
 551                 return 0;
 552
 553         while (count--) {
 554                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 555                 int num_pages;
 556                 unsigned long base;
 557                 unsigned long truesize;
 558
 559                 len = from->iov_len - offset;
 560                 if (!len) {
 561                         offset = 0;
 562                         ++from;
 563                         continue;
 564                 }
 565                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 566                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 567                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 568                         return -EMSGSIZE;
 569                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 570                 if (num_pages != size) {
 571                         for (i = 0; i < num_pages; i++)
 572                                 put_page(page[i]);
 573                         return -EFAULT;
 574                 }
 575                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 576                 skb->data_len += len;
 577                 skb->len += len;
 578                 skb->truesize += truesize;
 579                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 580                 while (len) {
 581                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 582                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 583                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 584                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 585                         /* increase sk_wmem_alloc */
 586                         base += size;
 587                         len -= size;
 588                         i++;
 589                 }
 590                 offset = 0;
 591                 ++from;
 592         }
 593         return 0;
 594 }
 595
 596 /*
 597  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 598  * be shared with the tun/tap driver.
 599  */
 600 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 601                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 602 {
 603         unsigned short gso_type = 0;
 604         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 605                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 606                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 607                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 608                         break;
 609                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 610                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 611                         break;
 612                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 613                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 614                         break;
 615                 default:
 616                         return -EINVAL;
 617                 }
 618
 619                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 620                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 621
 622                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 623                         return -EINVAL;
 624         }
 625
 626         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 627                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 628                                           vnet_hdr->csum_offset))
 629                         return -EINVAL;
 630         }
 631
 632         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 633                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 634                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 635
 636                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 637                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 638                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 639         }
 640         return 0;
 641 }
 642
 643 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 644                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 645 {
 646         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 647
 648         if (skb_is_gso(skb)) {
 649                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 650
 651                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 652                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 653                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 654                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 655                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 656                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 657                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 658                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 659                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 660                 else
 661                         BUG();
 662                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 663                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 664         } else
 665                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 666
 667         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 668                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 669                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 670                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 671         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 672                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 673         } /* else everything is zero */
 674
 675         return 0;
 676 }
 677
 678
 679 /* Get packet from user space buffer */
 680 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 681                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 682                                 size_t count, int noblock)
 683 {
 684         struct sk_buff *skb;
 685         struct macvlan_dev *vlan;
 686         unsigned long len = total_len;
 687         int err;
 688         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 689         int vnet_hdr_len = 0;
 690         int copylen = 0;
 691         bool zerocopy = false;
 692
 693         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 694                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 695
 696                 err = -EINVAL;
 697                 if (len < vnet_hdr_len)
 698                         goto err;
 699                 len -= vnet_hdr_len;
 700
 701                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 702                                            sizeof(vnet_hdr));
 703                 if (err < 0)
 704                         goto err;
 705                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 706                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 707                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 708                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 709                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 710                 err = -EINVAL;
 711                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 712                         goto err;
 713         }
 714
 715         err = -EINVAL;
 716         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 717                 goto err;
 718
 719         err = -EMSGSIZE;
 720         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 721                 goto err;
 722
 723         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 724                 zerocopy = true;
 725
 726         if (zerocopy) {
 727                 /* Userspace may produce vectors with count greater than
 728                  * MAX_SKB_FRAGS, so we need to linearize parts of the skb
 729                  * to let the rest of data to be fit in the frags.
 730                  */
 731                 if (count > MAX_SKB_FRAGS) {
 732                         copylen = iov_length(iv, count - MAX_SKB_FRAGS);
 733                         if (copylen < vnet_hdr_len)
 734                                 copylen = 0;
 735                         else
 736                                 copylen -= vnet_hdr_len;
 737                 }
 738                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 739                  * room for skb expand head in case it is used.
 740                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 741                  */
 742                 if (copylen < vnet_hdr.hdr_len)
 743                         copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 744                 if (!copylen)
 745                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 746         } else
 747                 copylen = len;
 748
 749         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 750                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 751         if (!skb)
 752                 goto err;
 753
 754         if (zerocopy)
 755                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 756         else
 757                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 758                                                    len);
 759         if (err)
 760                 goto err_kfree;
 761
 762         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 763         skb_reset_mac_header(skb);
 764         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 765
 766         if (vnet_hdr_len) {
 767                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 768                 if (err)
 769                         goto err_kfree;
 770         }
 771
 772         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 773
 774         rcu_read_lock_bh();
 775         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 776         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 777         if (zerocopy) {
 778                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 779                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 780                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 781         }
 782         if (vlan)
 783                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 784         else
 785                 kfree_skb(skb);
 786         rcu_read_unlock_bh();
 787
 788         return total_len;
 789
 790 err_kfree:
 791         kfree_skb(skb);
 792
 793 err:
 794         rcu_read_lock_bh();
 795         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 796         if (vlan)
 797                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 798         rcu_read_unlock_bh();
 799
 800         return err;
 801 }
 802
 803 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 804                                  unsigned long count, loff_t pos)
 805 {
 806         struct file *file = iocb->ki_filp;
 807         ssize_t result = -ENOLINK;
 808         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 809
 810         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 811                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 812         return result;
 813 }
 814
 815 /* Put packet to the user space buffer */
 816 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 817                                 const struct sk_buff *skb,
 818                                 const struct iovec *iv, int len)
 819 {
 820         struct macvlan_dev *vlan;
 821         int ret;
 822         int vnet_hdr_len = 0;
 823         int vlan_offset = 0;
 824         int copied;
 825
 826         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 827                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 828                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 829                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 830                         return -EINVAL;
 831
 832                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 833                 if (ret)
 834                         return ret;
 835
 836                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 837                         return -EFAULT;
 838         }
 839         copied = vnet_hdr_len;
 840
 841         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 842                 len = min_t(int, skb->len, len);
 843         else {
 844                 int copy;
 845                 struct {
 846                         __be16 h_vlan_proto;
 847                         __be16 h_vlan_TCI;
 848                 } veth;
 849                 veth.h_vlan_proto = htons(ETH_P_8021Q);
 850                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 851
 852                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 853                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 854
 855                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 856                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 857                 len -= copy;
 858                 copied += copy;
 859                 if (ret || !len)
 860                         goto done;
 861
 862                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 863                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 864                 len -= copy;
 865                 copied += copy;
 866                 if (ret || !len)
 867                         goto done;
 868         }
 869
 870         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 871         copied += len;
 872
 873 done:
 874         rcu_read_lock_bh();
 875         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 876         if (vlan)
 877                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
 878         rcu_read_unlock_bh();
 879
 880         return ret ? ret : copied;
 881 }
 882
 883 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 884                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 885                                int noblock)
 886 {
 887         DEFINE_WAIT(wait);
 888         struct sk_buff *skb;
 889         ssize_t ret = 0;
 890
 891         while (len) {
 892                 if (!noblock)
 893                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 894                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 895
 896                 /* Read frames from the queue */
 897                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 898                 if (!skb) {
 899                         if (noblock) {
 900                                 ret = -EAGAIN;
 901                                 break;
 902                         }
 903                         if (signal_pending(current)) {
 904                                 ret = -ERESTARTSYS;
 905                                 break;
 906                         }
 907                         /* Nothing to read, let's sleep */
 908                         schedule();
 909                         continue;
 910                 }
 911                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 912                 kfree_skb(skb);
 913                 break;
 914         }
 915
 916         if (!noblock)
 917                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 918         return ret;
 919 }
 920
 921 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 922                                 unsigned long count, loff_t pos)
 923 {
 924         struct file *file = iocb->ki_filp;
 925         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 926         ssize_t len, ret = 0;
 927
 928         len = iov_length(iv, count);
 929         if (len < 0) {
 930                 ret = -EINVAL;
 931                 goto out;
 932         }
 933
 934         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 935         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 936 out:
 937         return ret;
 938 }
 939
 940 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 941 {
 942         struct macvlan_dev *vlan;
 943
 944         rcu_read_lock_bh();
 945         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 946         if (vlan)
 947                 dev_hold(vlan->dev);
 948         rcu_read_unlock_bh();
 949
 950         return vlan;
 951 }
 952
 953 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 954 {
 955         dev_put(vlan->dev);
 956 }
 957
 958 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 959 {
 960         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 961         struct macvlan_dev *vlan;
 962         int ret;
 963
 964         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 965         if (!vlan)
 966                 return -EINVAL;
 967
 968         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 969                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 970         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 971                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 972
 973         macvtap_put_vlan(vlan);
 974         return ret;
 975 }
 976
 977 /*
 978  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 979  */
 980 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 981                           unsigned long arg)
 982 {
 983         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 984         struct macvlan_dev *vlan;
 985         void __user *argp = (void __user *)arg;
 986         struct ifreq __user *ifr = argp;
 987         unsigned int __user *up = argp;
 988         unsigned int u;
 989         int __user *sp = argp;
 990         int s;
 991         int ret;
 992
 993         switch (cmd) {
 994         case TUNSETIFF:
 995                 /* ignore the name, just look at flags */
 996                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 997                         return -EFAULT;
 998
 999                 ret = 0;
1000                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
1001                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1002                         ret = -EINVAL;
1003                 else
1004                         q->flags = u;
1005
1006                 return ret;
1007
1008         case TUNGETIFF:
1009                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1010                 if (!vlan)
1011                         return -ENOLINK;
1012
1013                 ret = 0;
1014                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1015                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1016                         ret = -EFAULT;
1017                 macvtap_put_vlan(vlan);
1018                 return ret;
1019
1020         case TUNSETQUEUE:
1021                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1022                         return -EFAULT;
1023                 return macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1024
1025         case TUNGETFEATURES:
1026                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1027                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1028                         return -EFAULT;
1029                 return 0;
1030
1031         case TUNSETSNDBUF:
1032                 if (get_user(u, up))
1033                         return -EFAULT;
1034
1035                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1036                 return 0;
1037
1038         case TUNGETVNETHDRSZ:
1039                 s = q->vnet_hdr_sz;
1040                 if (put_user(s, sp))
1041                         return -EFAULT;
1042                 return 0;
1043
1044         case TUNSETVNETHDRSZ:
1045                 if (get_user(s, sp))
1046                         return -EFAULT;
1047                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1048                         return -EINVAL;
1049
1050                 q->vnet_hdr_sz = s;
1051                 return 0;
1052
1053         case TUNSETOFFLOAD:
1054                 /* let the user check for future flags */
1055                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1056                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1057                         return -EINVAL;
1058
1059                 /* TODO: only accept frames with the features that
1060                          got enabled for forwarded frames */
1061                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
1062                         return  -EINVAL;
1063                 return 0;
1064
1065         default:
1066                 return -EINVAL;
1067         }
1068 }
1069
1070 #ifdef CONFIG_COMPAT
1071 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1072                                  unsigned long arg)
1073 {
1074         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1075 }
1076 #endif
1077
1078 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1079         .owner          = THIS_MODULE,
1080         .open           = macvtap_open,
1081         .release        = macvtap_release,
1082         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1083         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1084         .poll           = macvtap_poll,
1085         .llseek         = no_llseek,
1086         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1087 #ifdef CONFIG_COMPAT
1088         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1089 #endif
1090 };
1091
1092 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1093                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1094 {
1095         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1096         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1097                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1098 }
1099
1100 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1101                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1102                            int flags)
1103 {
1104         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1105         int ret;
1106         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1107                 return -EINVAL;
1108         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1109                           flags & MSG_DONTWAIT);
1110         if (ret > total_len) {
1111                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1112                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1113         }
1114         return ret;
1115 }
1116
1117 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1118 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1119         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1120         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1121 };
1122
1123 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1124  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1125  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1126  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1127 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1128 {
1129         struct macvtap_queue *q;
1130         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1131                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1132         q = file->private_data;
1133         if (!q)
1134                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1135         return &q->sock;
1136 }
1137 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1138
1139 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1140                                 unsigned long event, void *ptr)
1141 {
1142         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1143         struct macvlan_dev *vlan;
1144         struct device *classdev;
1145         dev_t devt;
1146         int err;
1147
1148         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1149                 return NOTIFY_DONE;
1150
1151         vlan = netdev_priv(dev);
1152
1153         switch (event) {
1154         case NETDEV_REGISTER:
1155                 /* Create the device node here after the network device has
1156                  * been registered but before register_netdevice has
1157                  * finished running.
1158                  */
1159                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1160                 if (err)
1161                         return notifier_from_errno(err);
1162
1163                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1164                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1165                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1166                 if (IS_ERR(classdev)) {
1167                         macvtap_free_minor(vlan);
1168                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1169                 }
1170                 break;
1171         case NETDEV_UNREGISTER:
1172                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1173                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1174                 macvtap_free_minor(vlan);
1175                 break;
1176         }
1177
1178         return NOTIFY_DONE;
1179 }
1180
1181 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1182         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1183 };
1184
1185 static int macvtap_init(void)
1186 {
1187         int err;
1188
1189         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1190                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1191         if (err)
1192                 goto out1;
1193
1194         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1195         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1196         if (err)
1197                 goto out2;
1198
1199         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1200         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1201                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1202                 goto out3;
1203         }
1204
1205         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1206         if (err)
1207                 goto out4;
1208
1209         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1210         if (err)
1211                 goto out5;
1212
1213         return 0;
1214
1215 out5:
1216         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1217 out4:
1218         class_unregister(macvtap_class);
1219 out3:
1220         cdev_del(&macvtap_cdev);
1221 out2:
1222         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1223 out1:
1224         return err;
1225 }
1226 module_init(macvtap_init);
1227
1228 static void macvtap_exit(void)
1229 {
1230         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1231         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1232         class_unregister(macvtap_class);
1233         cdev_del(&macvtap_cdev);
1234         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1235 }
1236 module_exit(macvtap_exit);
1237
1238 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1239 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1240 MODULE_LICENSE("GPL");