net/batman-adv/fragmentation.c

   1 /* Copyright (C) 2013-2017  B.A.T.M.A.N. contributors:
   2  *
   3  * Martin Hundebøll <martin@hundeboll.net>
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16  */
  17
  18 #include "fragmentation.h"
  19 #include "main.h"
  20
  21 #include <linux/atomic.h>
  22 #include <linux/byteorder/generic.h>
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/etherdevice.h>
  25 #include <linux/fs.h>
  26 #include <linux/if_ether.h>
  27 #include <linux/jiffies.h>
  28 #include <linux/kernel.h>
  29 #include <linux/lockdep.h>
  30 #include <linux/netdevice.h>
  31 #include <linux/skbuff.h>
  32 #include <linux/slab.h>
  33 #include <linux/spinlock.h>
  34 #include <linux/string.h>
  35
  36 #include "hard-interface.h"
  37 #include "originator.h"
  38 #include "packet.h"
  39 #include "routing.h"
  40 #include "send.h"
  41 #include "soft-interface.h"
  42
  43 /**
  44  * batadv_frag_clear_chain - delete entries in the fragment buffer chain
  45  * @head: head of chain with entries.
  46  * @dropped: whether the chain is cleared because all fragments are dropped
  47  *
  48  * Free fragments in the passed hlist. Should be called with appropriate lock.
  49  */
  50 static void batadv_frag_clear_chain(struct hlist_head *head, bool dropped)
  51 {
  52         struct batadv_frag_list_entry *entry;
  53         struct hlist_node *node;
  54
  55         hlist_for_each_entry_safe(entry, node, head, list) {
  56                 hlist_del(&entry->list);
  57
  58                 if (dropped)
  59                         kfree_skb(entry->skb);
  60                 else
  61                         consume_skb(entry->skb);
  62
  63                 kfree(entry);
  64         }
  65 }
  66
  67 /**
  68  * batadv_frag_purge_orig - free fragments associated to an orig
  69  * @orig_node: originator to free fragments from
  70  * @check_cb: optional function to tell if an entry should be purged
  71  */
  72 void batadv_frag_purge_orig(struct batadv_orig_node *orig_node,
  73                             bool (*check_cb)(struct batadv_frag_table_entry *))
  74 {
  75         struct batadv_frag_table_entry *chain;
  76         u8 i;
  77
  78         for (i = 0; i < BATADV_FRAG_BUFFER_COUNT; i++) {
  79                 chain = &orig_node->fragments[i];
  80                 spin_lock_bh(&chain->lock);
  81
  82                 if (!check_cb || check_cb(chain)) {
  83                         batadv_frag_clear_chain(&chain->fragment_list, true);
  84                         chain->size = 0;
  85                 }
  86
  87                 spin_unlock_bh(&chain->lock);
  88         }
  89 }
  90
  91 /**
  92  * batadv_frag_size_limit - maximum possible size of packet to be fragmented
  93  *
  94  * Return: the maximum size of payload that can be fragmented.
  95  */
  96 static int batadv_frag_size_limit(void)
  97 {
  98         int limit = BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE;
  99
 100         limit -= sizeof(struct batadv_frag_packet);
 101         limit *= BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS;
 102
 103         return limit;
 104 }
 105
 106 /**
 107  * batadv_frag_init_chain - check and prepare fragment chain for new fragment
 108  * @chain: chain in fragments table to init
 109  * @seqno: sequence number of the received fragment
 110  *
 111  * Make chain ready for a fragment with sequence number "seqno". Delete existing
 112  * entries if they have an "old" sequence number.
 113  *
 114  * Caller must hold chain->lock.
 115  *
 116  * Return: true if chain is empty and caller can just insert the new fragment
 117  * without searching for the right position.
 118  */
 119 static bool batadv_frag_init_chain(struct batadv_frag_table_entry *chain,
 120                                    u16 seqno)
 121 {
 122         lockdep_assert_held(&chain->lock);
 123
 124         if (chain->seqno == seqno)
 125                 return false;
 126
 127         if (!hlist_empty(&chain->fragment_list))
 128                 batadv_frag_clear_chain(&chain->fragment_list, true);
 129
 130         chain->size = 0;
 131         chain->seqno = seqno;
 132
 133         return true;
 134 }
 135
 136 /**
 137  * batadv_frag_insert_packet - insert a fragment into a fragment chain
 138  * @orig_node: originator that the fragment was received from
 139  * @skb: skb to insert
 140  * @chain_out: list head to attach complete chains of fragments to
 141  *
 142  * Insert a new fragment into the reverse ordered chain in the right table
 143  * entry. The hash table entry is cleared if "old" fragments exist in it.
 144  *
 145  * Return: true if skb is buffered, false on error. If the chain has all the
 146  * fragments needed to merge the packet, the chain is moved to the passed head
 147  * to avoid locking the chain in the table.
 148  */
 149 static bool batadv_frag_insert_packet(struct batadv_orig_node *orig_node,
 150                                       struct sk_buff *skb,
 151                                       struct hlist_head *chain_out)
 152 {
 153         struct batadv_frag_table_entry *chain;
 154         struct batadv_frag_list_entry *frag_entry_new = NULL, *frag_entry_curr;
 155         struct batadv_frag_list_entry *frag_entry_last = NULL;
 156         struct batadv_frag_packet *frag_packet;
 157         u8 bucket;
 158         u16 seqno, hdr_size = sizeof(struct batadv_frag_packet);
 159         bool ret = false;
 160
 161         /* Linearize packet to avoid linearizing 16 packets in a row when doing
 162          * the later merge. Non-linear merge should be added to remove this
 163          * linearization.
 164          */
 165         if (skb_linearize(skb) < 0)
 166                 goto err;
 167
 168         frag_packet = (struct batadv_frag_packet *)skb->data;
 169         seqno = ntohs(frag_packet->seqno);
 170         bucket = seqno % BATADV_FRAG_BUFFER_COUNT;
 171
 172         frag_entry_new = kmalloc(sizeof(*frag_entry_new), GFP_ATOMIC);
 173         if (!frag_entry_new)
 174                 goto err;
 175
 176         frag_entry_new->skb = skb;
 177         frag_entry_new->no = frag_packet->no;
 178
 179         /* Select entry in the "chain table" and delete any prior fragments
 180          * with another sequence number. batadv_frag_init_chain() returns true,
 181          * if the list is empty at return.
 182          */
 183         chain = &orig_node->fragments[bucket];
 184         spin_lock_bh(&chain->lock);
 185         if (batadv_frag_init_chain(chain, seqno)) {
 186                 hlist_add_head(&frag_entry_new->list, &chain->fragment_list);
 187                 chain->size = skb->len - hdr_size;
 188                 chain->timestamp = jiffies;
 189                 chain->total_size = ntohs(frag_packet->total_size);
 190                 ret = true;
 191                 goto out;
 192         }
 193
 194         /* Find the position for the new fragment. */
 195         hlist_for_each_entry(frag_entry_curr, &chain->fragment_list, list) {
 196                 /* Drop packet if fragment already exists. */
 197                 if (frag_entry_curr->no == frag_entry_new->no)
 198                         goto err_unlock;
 199
 200                 /* Order fragments from highest to lowest. */
 201                 if (frag_entry_curr->no < frag_entry_new->no) {
 202                         hlist_add_before(&frag_entry_new->list,
 203                                          &frag_entry_curr->list);
 204                         chain->size += skb->len - hdr_size;
 205                         chain->timestamp = jiffies;
 206                         ret = true;
 207                         goto out;
 208                 }
 209
 210                 /* store current entry because it could be the last in list */
 211                 frag_entry_last = frag_entry_curr;
 212         }
 213
 214         /* Reached the end of the list, so insert after 'frag_entry_last'. */
 215         if (likely(frag_entry_last)) {
 216                 hlist_add_behind(&frag_entry_new->list, &frag_entry_last->list);
 217                 chain->size += skb->len - hdr_size;
 218                 chain->timestamp = jiffies;
 219                 ret = true;
 220         }
 221
 222 out:
 223         if (chain->size > batadv_frag_size_limit() ||
 224             chain->total_size != ntohs(frag_packet->total_size) ||
 225             chain->total_size > batadv_frag_size_limit()) {
 226                 /* Clear chain if total size of either the list or the packet
 227                  * exceeds the maximum size of one merged packet. Don't allow
 228                  * packets to have different total_size.
 229                  */
 230                 batadv_frag_clear_chain(&chain->fragment_list, true);
 231                 chain->size = 0;
 232         } else if (ntohs(frag_packet->total_size) == chain->size) {
 233                 /* All fragments received. Hand over chain to caller. */
 234                 hlist_move_list(&chain->fragment_list, chain_out);
 235                 chain->size = 0;
 236         }
 237
 238 err_unlock:
 239         spin_unlock_bh(&chain->lock);
 240
 241 err:
 242         if (!ret)
 243                 kfree(frag_entry_new);
 244
 245         return ret;
 246 }
 247
 248 /**
 249  * batadv_frag_merge_packets - merge a chain of fragments
 250  * @chain: head of chain with fragments
 251  *
 252  * Expand the first skb in the chain and copy the content of the remaining
 253  * skb's into the expanded one. After doing so, clear the chain.
 254  *
 255  * Return: the merged skb or NULL on error.
 256  */
 257 static struct sk_buff *
 258 batadv_frag_merge_packets(struct hlist_head *chain)
 259 {
 260         struct batadv_frag_packet *packet;
 261         struct batadv_frag_list_entry *entry;
 262         struct sk_buff *skb_out;
 263         int size, hdr_size = sizeof(struct batadv_frag_packet);
 264         bool dropped = false;
 265
 266         /* Remove first entry, as this is the destination for the rest of the
 267          * fragments.
 268          */
 269         entry = hlist_entry(chain->first, struct batadv_frag_list_entry, list);
 270         hlist_del(&entry->list);
 271         skb_out = entry->skb;
 272         kfree(entry);
 273
 274         packet = (struct batadv_frag_packet *)skb_out->data;
 275         size = ntohs(packet->total_size);
 276
 277         /* Make room for the rest of the fragments. */
 278         if (pskb_expand_head(skb_out, 0, size - skb_out->len, GFP_ATOMIC) < 0) {
 279                 kfree_skb(skb_out);
 280                 skb_out = NULL;
 281                 dropped = true;
 282                 goto free;
 283         }
 284
 285         /* Move the existing MAC header to just before the payload. (Override
 286          * the fragment header.)
 287          */
 288         skb_pull_rcsum(skb_out, hdr_size);
 289         memmove(skb_out->data - ETH_HLEN, skb_mac_header(skb_out), ETH_HLEN);
 290         skb_set_mac_header(skb_out, -ETH_HLEN);
 291         skb_reset_network_header(skb_out);
 292         skb_reset_transport_header(skb_out);
 293
 294         /* Copy the payload of the each fragment into the last skb */
 295         hlist_for_each_entry(entry, chain, list) {
 296                 size = entry->skb->len - hdr_size;
 297                 memcpy(skb_put(skb_out, size), entry->skb->data + hdr_size,
 298                        size);
 299         }
 300
 301 free:
 302         /* Locking is not needed, because 'chain' is not part of any orig. */
 303         batadv_frag_clear_chain(chain, dropped);
 304         return skb_out;
 305 }
 306
 307 /**
 308  * batadv_frag_skb_buffer - buffer fragment for later merge
 309  * @skb: skb to buffer
 310  * @orig_node_src: originator that the skb is received from
 311  *
 312  * Add fragment to buffer and merge fragments if possible.
 313  *
 314  * There are three possible outcomes: 1) Packet is merged: Return true and
 315  * set *skb to merged packet; 2) Packet is buffered: Return true and set *skb
 316  * to NULL; 3) Error: Return false and leave skb as is.
 317  *
 318  * Return: true when packet is merged or buffered, false when skb is not not
 319  * used.
 320  */
 321 bool batadv_frag_skb_buffer(struct sk_buff **skb,
 322                             struct batadv_orig_node *orig_node_src)
 323 {
 324         struct sk_buff *skb_out = NULL;
 325         struct hlist_head head = HLIST_HEAD_INIT;
 326         bool ret = false;
 327
 328         /* Add packet to buffer and table entry if merge is possible. */
 329         if (!batadv_frag_insert_packet(orig_node_src, *skb, &head))
 330                 goto out_err;
 331
 332         /* Leave if more fragments are needed to merge. */
 333         if (hlist_empty(&head))
 334                 goto out;
 335
 336         skb_out = batadv_frag_merge_packets(&head);
 337         if (!skb_out)
 338                 goto out_err;
 339
 340 out:
 341         *skb = skb_out;
 342         ret = true;
 343 out_err:
 344         return ret;
 345 }
 346
 347 /**
 348  * batadv_frag_skb_fwd - forward fragments that would exceed MTU when merged
 349  * @skb: skb to forward
 350  * @recv_if: interface that the skb is received on
 351  * @orig_node_src: originator that the skb is received from
 352  *
 353  * Look up the next-hop of the fragments payload and check if the merged packet
 354  * will exceed the MTU towards the next-hop. If so, the fragment is forwarded
 355  * without merging it.
 356  *
 357  * Return: true if the fragment is consumed/forwarded, false otherwise.
 358  */
 359 bool batadv_frag_skb_fwd(struct sk_buff *skb,
 360                          struct batadv_hard_iface *recv_if,
 361                          struct batadv_orig_node *orig_node_src)
 362 {
 363         struct batadv_priv *bat_priv = netdev_priv(recv_if->soft_iface);
 364         struct batadv_orig_node *orig_node_dst;
 365         struct batadv_neigh_node *neigh_node = NULL;
 366         struct batadv_frag_packet *packet;
 367         u16 total_size;
 368         bool ret = false;
 369
 370         packet = (struct batadv_frag_packet *)skb->data;
 371         orig_node_dst = batadv_orig_hash_find(bat_priv, packet->dest);
 372         if (!orig_node_dst)
 373                 goto out;
 374
 375         neigh_node = batadv_find_router(bat_priv, orig_node_dst, recv_if);
 376         if (!neigh_node)
 377                 goto out;
 378
 379         /* Forward the fragment, if the merged packet would be too big to
 380          * be assembled.
 381          */
 382         total_size = ntohs(packet->total_size);
 383         if (total_size > neigh_node->if_incoming->net_dev->mtu) {
 384                 batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_FWD);
 385                 batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_FWD_BYTES,
 386                                    skb->len + ETH_HLEN);
 387
 388                 packet->ttl--;
 389                 batadv_send_unicast_skb(skb, neigh_node);
 390                 ret = true;
 391         }
 392
 393 out:
 394         if (orig_node_dst)
 395                 batadv_orig_node_put(orig_node_dst);
 396         if (neigh_node)
 397                 batadv_neigh_node_put(neigh_node);
 398         return ret;
 399 }
 400
 401 /**
 402  * batadv_frag_create - create a fragment from skb
 403  * @skb: skb to create fragment from
 404  * @frag_head: header to use in new fragment
 405  * @mtu: size of new fragment
 406  *
 407  * Split the passed skb into two fragments: A new one with size matching the
 408  * passed mtu and the old one with the rest. The new skb contains data from the
 409  * tail of the old skb.
 410  *
 411  * Return: the new fragment, NULL on error.
 412  */
 413 static struct sk_buff *batadv_frag_create(struct sk_buff *skb,
 414                                           struct batadv_frag_packet *frag_head,
 415                                           unsigned int mtu)
 416 {
 417         struct sk_buff *skb_fragment;
 418         unsigned int header_size = sizeof(*frag_head);
 419         unsigned int fragment_size = mtu - header_size;
 420
 421         skb_fragment = netdev_alloc_skb(NULL, mtu + ETH_HLEN);
 422         if (!skb_fragment)
 423                 goto err;
 424
 425         skb_fragment->priority = skb->priority;
 426
 427         /* Eat the last mtu-bytes of the skb */
 428         skb_reserve(skb_fragment, header_size + ETH_HLEN);
 429         skb_split(skb, skb_fragment, skb->len - fragment_size);
 430
 431         /* Add the header */
 432         skb_push(skb_fragment, header_size);
 433         memcpy(skb_fragment->data, frag_head, header_size);
 434
 435 err:
 436         return skb_fragment;
 437 }
 438
 439 /**
 440  * batadv_frag_send_packet - create up to 16 fragments from the passed skb
 441  * @skb: skb to create fragments from
 442  * @orig_node: final destination of the created fragments
 443  * @neigh_node: next-hop of the created fragments
 444  *
 445  * Return: the netdev tx status or a negative errno code on a failure
 446  */
 447 int batadv_frag_send_packet(struct sk_buff *skb,
 448                             struct batadv_orig_node *orig_node,
 449                             struct batadv_neigh_node *neigh_node)
 450 {
 451         struct batadv_priv *bat_priv;
 452         struct batadv_hard_iface *primary_if = NULL;
 453         struct batadv_frag_packet frag_header;
 454         struct sk_buff *skb_fragment;
 455         unsigned int mtu = neigh_node->if_incoming->net_dev->mtu;
 456         unsigned int header_size = sizeof(frag_header);
 457         unsigned int max_fragment_size, max_packet_size;
 458         int ret;
 459
 460         /* To avoid merge and refragmentation at next-hops we never send
 461          * fragments larger than BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE
 462          */
 463         mtu = min_t(unsigned int, mtu, BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE);
 464         max_fragment_size = mtu - header_size;
 465         max_packet_size = max_fragment_size * BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS;
 466
 467         /* Don't even try to fragment, if we need more than 16 fragments */
 468         if (skb->len > max_packet_size) {
 469                 ret = -EAGAIN;
 470                 goto free_skb;
 471         }
 472
 473         bat_priv = orig_node->bat_priv;
 474         primary_if = batadv_primary_if_get_selected(bat_priv);
 475         if (!primary_if) {
 476                 ret = -EINVAL;
 477                 goto free_skb;
 478         }
 479
 480         /* Create one header to be copied to all fragments */
 481         frag_header.packet_type = BATADV_UNICAST_FRAG;
 482         frag_header.version = BATADV_COMPAT_VERSION;
 483         frag_header.ttl = BATADV_TTL;
 484         frag_header.seqno = htons(atomic_inc_return(&bat_priv->frag_seqno));
 485         frag_header.reserved = 0;
 486         frag_header.no = 0;
 487         frag_header.total_size = htons(skb->len);
 488
 489         /* skb->priority values from 256->263 are magic values to
 490          * directly indicate a specific 802.1d priority.  This is used
 491          * to allow 802.1d priority to be passed directly in from VLAN
 492          * tags, etc.
 493          */
 494         if (skb->priority >= 256 && skb->priority <= 263)
 495                 frag_header.priority = skb->priority - 256;
 496
 497         ether_addr_copy(frag_header.orig, primary_if->net_dev->dev_addr);
 498         ether_addr_copy(frag_header.dest, orig_node->orig);
 499
 500         /* Eat and send fragments from the tail of skb */
 501         while (skb->len > max_fragment_size) {
 502                 skb_fragment = batadv_frag_create(skb, &frag_header, mtu);
 503                 if (!skb_fragment) {
 504                         ret = -ENOMEM;
 505                         goto put_primary_if;
 506                 }
 507
 508                 batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX);
 509                 batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX_BYTES,
 510                                    skb_fragment->len + ETH_HLEN);
 511                 ret = batadv_send_unicast_skb(skb_fragment, neigh_node);
 512                 if (ret != NET_XMIT_SUCCESS) {
 513                         ret = NET_XMIT_DROP;
 514                         goto put_primary_if;
 515                 }
 516
 517                 frag_header.no++;
 518
 519                 /* The initial check in this function should cover this case */
 520                 if (frag_header.no == BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS - 1) {
 521                         ret = -EINVAL;
 522                         goto put_primary_if;
 523                 }
 524         }
 525
 526         /* Make room for the fragment header. */
 527         if (batadv_skb_head_push(skb, header_size) < 0 ||
 528             pskb_expand_head(skb, header_size + ETH_HLEN, 0, GFP_ATOMIC) < 0) {
 529                 ret = -ENOMEM;
 530                 goto put_primary_if;
 531         }
 532
 533         memcpy(skb->data, &frag_header, header_size);
 534
 535         /* Send the last fragment */
 536         batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX);
 537         batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX_BYTES,
 538                            skb->len + ETH_HLEN);
 539         ret = batadv_send_unicast_skb(skb, neigh_node);
 540         /* skb was consumed */
 541         skb = NULL;
 542
 543 put_primary_if:
 544         batadv_hardif_put(primary_if);
 545 free_skb:
 546         kfree_skb(skb);
 547
 548         return ret;
 549 }