selftests/net: change shebang to bash to support "source"
[platform/kernel/linux-starfive.git] / tools / testing / selftests / net / udpgso.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #define _GNU_SOURCE
4
5 #include <stddef.h>
6 #include <arpa/inet.h>
7 #include <error.h>
8 #include <errno.h>
9 #include <net/if.h>
10 #include <linux/in.h>
11 #include <linux/netlink.h>
12 #include <linux/rtnetlink.h>
13 #include <netinet/if_ether.h>
14 #include <netinet/ip.h>
15 #include <netinet/ip6.h>
16 #include <netinet/udp.h>
17 #include <stdbool.h>
18 #include <stdlib.h>
19 #include <stdio.h>
20 #include <string.h>
21 #include <sys/ioctl.h>
22 #include <sys/socket.h>
23 #include <sys/stat.h>
24 #include <sys/time.h>
25 #include <sys/types.h>
26 #include <unistd.h>
27
28 #ifndef ETH_MAX_MTU
29 #define ETH_MAX_MTU     0xFFFFU
30 #endif
31
32 #ifndef UDP_SEGMENT
33 #define UDP_SEGMENT             103
34 #endif
35
36 #ifndef UDP_MAX_SEGMENTS
37 #define UDP_MAX_SEGMENTS        (1 << 6UL)
38 #endif
39
40 #define CONST_MTU_TEST  1500
41
42 #define CONST_HDRLEN_V4         (sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct udphdr))
43 #define CONST_HDRLEN_V6         (sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct udphdr))
44
45 #define CONST_MSS_V4            (CONST_MTU_TEST - CONST_HDRLEN_V4)
46 #define CONST_MSS_V6            (CONST_MTU_TEST - CONST_HDRLEN_V6)
47
48 #define CONST_MAX_SEGS_V4       (ETH_MAX_MTU / CONST_MSS_V4)
49 #define CONST_MAX_SEGS_V6       (ETH_MAX_MTU / CONST_MSS_V6)
50
51 static bool             cfg_do_ipv4;
52 static bool             cfg_do_ipv6;
53 static bool             cfg_do_connected;
54 static bool             cfg_do_connectionless;
55 static bool             cfg_do_msgmore;
56 static bool             cfg_do_setsockopt;
57 static int              cfg_specific_test_id = -1;
58
59 static const char       cfg_ifname[] = "lo";
60 static unsigned short   cfg_port = 9000;
61
62 static char buf[ETH_MAX_MTU];
63
64 struct testcase {
65         int tlen;               /* send() buffer size, may exceed mss */
66         bool tfail;             /* send() call is expected to fail */
67         int gso_len;            /* mss after applying gso */
68         int r_num_mss;          /* recv(): number of calls of full mss */
69         int r_len_last;         /* recv(): size of last non-mss dgram, if any */
70 };
71
72 const struct in6_addr addr6 = IN6ADDR_LOOPBACK_INIT;
73 const struct in_addr addr4 = { .s_addr = __constant_htonl(INADDR_LOOPBACK + 2) };
74
75 struct testcase testcases_v4[] = {
76         {
77                 /* no GSO: send a single byte */
78                 .tlen = 1,
79                 .r_len_last = 1,
80         },
81         {
82                 /* no GSO: send a single MSS */
83                 .tlen = CONST_MSS_V4,
84                 .r_num_mss = 1,
85         },
86         {
87                 /* no GSO: send a single MSS + 1B: fail */
88                 .tlen = CONST_MSS_V4 + 1,
89                 .tfail = true,
90         },
91         {
92                 /* send a single MSS: will fall back to no GSO */
93                 .tlen = CONST_MSS_V4,
94                 .gso_len = CONST_MSS_V4,
95                 .r_num_mss = 1,
96         },
97         {
98                 /* send a single MSS + 1B */
99                 .tlen = CONST_MSS_V4 + 1,
100                 .gso_len = CONST_MSS_V4,
101                 .r_num_mss = 1,
102                 .r_len_last = 1,
103         },
104         {
105                 /* send exactly 2 MSS */
106                 .tlen = CONST_MSS_V4 * 2,
107                 .gso_len = CONST_MSS_V4,
108                 .r_num_mss = 2,
109         },
110         {
111                 /* send 2 MSS + 1B */
112                 .tlen = (CONST_MSS_V4 * 2) + 1,
113                 .gso_len = CONST_MSS_V4,
114                 .r_num_mss = 2,
115                 .r_len_last = 1,
116         },
117         {
118                 /* send MAX segs */
119                 .tlen = (ETH_MAX_MTU / CONST_MSS_V4) * CONST_MSS_V4,
120                 .gso_len = CONST_MSS_V4,
121                 .r_num_mss = (ETH_MAX_MTU / CONST_MSS_V4),
122         },
123
124         {
125                 /* send MAX bytes */
126                 .tlen = ETH_MAX_MTU - CONST_HDRLEN_V4,
127                 .gso_len = CONST_MSS_V4,
128                 .r_num_mss = CONST_MAX_SEGS_V4,
129                 .r_len_last = ETH_MAX_MTU - CONST_HDRLEN_V4 -
130                               (CONST_MAX_SEGS_V4 * CONST_MSS_V4),
131         },
132         {
133                 /* send MAX + 1: fail */
134                 .tlen = ETH_MAX_MTU - CONST_HDRLEN_V4 + 1,
135                 .gso_len = CONST_MSS_V4,
136                 .tfail = true,
137         },
138         {
139                 /* send a single 1B MSS: will fall back to no GSO */
140                 .tlen = 1,
141                 .gso_len = 1,
142                 .r_num_mss = 1,
143         },
144         {
145                 /* send 2 1B segments */
146                 .tlen = 2,
147                 .gso_len = 1,
148                 .r_num_mss = 2,
149         },
150         {
151                 /* send 2B + 2B + 1B segments */
152                 .tlen = 5,
153                 .gso_len = 2,
154                 .r_num_mss = 2,
155                 .r_len_last = 1,
156         },
157         {
158                 /* send max number of min sized segments */
159                 .tlen = UDP_MAX_SEGMENTS,
160                 .gso_len = 1,
161                 .r_num_mss = UDP_MAX_SEGMENTS,
162         },
163         {
164                 /* send max number + 1 of min sized segments: fail */
165                 .tlen = UDP_MAX_SEGMENTS + 1,
166                 .gso_len = 1,
167                 .tfail = true,
168         },
169         {
170                 /* EOL */
171         }
172 };
173
174 #ifndef IP6_MAX_MTU
175 #define IP6_MAX_MTU     (ETH_MAX_MTU + sizeof(struct ip6_hdr))
176 #endif
177
178 struct testcase testcases_v6[] = {
179         {
180                 /* no GSO: send a single byte */
181                 .tlen = 1,
182                 .r_len_last = 1,
183         },
184         {
185                 /* no GSO: send a single MSS */
186                 .tlen = CONST_MSS_V6,
187                 .r_num_mss = 1,
188         },
189         {
190                 /* no GSO: send a single MSS + 1B: fail */
191                 .tlen = CONST_MSS_V6 + 1,
192                 .tfail = true,
193         },
194         {
195                 /* send a single MSS: will fall back to no GSO */
196                 .tlen = CONST_MSS_V6,
197                 .gso_len = CONST_MSS_V6,
198                 .r_num_mss = 1,
199         },
200         {
201                 /* send a single MSS + 1B */
202                 .tlen = CONST_MSS_V6 + 1,
203                 .gso_len = CONST_MSS_V6,
204                 .r_num_mss = 1,
205                 .r_len_last = 1,
206         },
207         {
208                 /* send exactly 2 MSS */
209                 .tlen = CONST_MSS_V6 * 2,
210                 .gso_len = CONST_MSS_V6,
211                 .r_num_mss = 2,
212         },
213         {
214                 /* send 2 MSS + 1B */
215                 .tlen = (CONST_MSS_V6 * 2) + 1,
216                 .gso_len = CONST_MSS_V6,
217                 .r_num_mss = 2,
218                 .r_len_last = 1,
219         },
220         {
221                 /* send MAX segs */
222                 .tlen = (IP6_MAX_MTU / CONST_MSS_V6) * CONST_MSS_V6,
223                 .gso_len = CONST_MSS_V6,
224                 .r_num_mss = (IP6_MAX_MTU / CONST_MSS_V6),
225         },
226
227         {
228                 /* send MAX bytes */
229                 .tlen = IP6_MAX_MTU - CONST_HDRLEN_V6,
230                 .gso_len = CONST_MSS_V6,
231                 .r_num_mss = CONST_MAX_SEGS_V6,
232                 .r_len_last = IP6_MAX_MTU - CONST_HDRLEN_V6 -
233                               (CONST_MAX_SEGS_V6 * CONST_MSS_V6),
234         },
235         {
236                 /* send MAX + 1: fail */
237                 .tlen = IP6_MAX_MTU - CONST_HDRLEN_V6 + 1,
238                 .gso_len = CONST_MSS_V6,
239                 .tfail = true,
240         },
241         {
242                 /* send a single 1B MSS: will fall back to no GSO */
243                 .tlen = 1,
244                 .gso_len = 1,
245                 .r_num_mss = 1,
246         },
247         {
248                 /* send 2 1B segments */
249                 .tlen = 2,
250                 .gso_len = 1,
251                 .r_num_mss = 2,
252         },
253         {
254                 /* send 2B + 2B + 1B segments */
255                 .tlen = 5,
256                 .gso_len = 2,
257                 .r_num_mss = 2,
258                 .r_len_last = 1,
259         },
260         {
261                 /* send max number of min sized segments */
262                 .tlen = UDP_MAX_SEGMENTS,
263                 .gso_len = 1,
264                 .r_num_mss = UDP_MAX_SEGMENTS,
265         },
266         {
267                 /* send max number + 1 of min sized segments: fail */
268                 .tlen = UDP_MAX_SEGMENTS + 1,
269                 .gso_len = 1,
270                 .tfail = true,
271         },
272         {
273                 /* EOL */
274         }
275 };
276
277 static unsigned int get_device_mtu(int fd, const char *ifname)
278 {
279         struct ifreq ifr;
280
281         memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
282
283         strcpy(ifr.ifr_name, ifname);
284
285         if (ioctl(fd, SIOCGIFMTU, &ifr))
286                 error(1, errno, "ioctl get mtu");
287
288         return ifr.ifr_mtu;
289 }
290
291 static void __set_device_mtu(int fd, const char *ifname, unsigned int mtu)
292 {
293         struct ifreq ifr;
294
295         memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
296
297         ifr.ifr_mtu = mtu;
298         strcpy(ifr.ifr_name, ifname);
299
300         if (ioctl(fd, SIOCSIFMTU, &ifr))
301                 error(1, errno, "ioctl set mtu");
302 }
303
304 static void set_device_mtu(int fd, int mtu)
305 {
306         int val;
307
308         val = get_device_mtu(fd, cfg_ifname);
309         fprintf(stderr, "device mtu (orig): %u\n", val);
310
311         __set_device_mtu(fd, cfg_ifname, mtu);
312         val = get_device_mtu(fd, cfg_ifname);
313         if (val != mtu)
314                 error(1, 0, "unable to set device mtu to %u\n", val);
315
316         fprintf(stderr, "device mtu (test): %u\n", val);
317 }
318
319 static void set_pmtu_discover(int fd, bool is_ipv4)
320 {
321         int level, name, val;
322
323         if (is_ipv4) {
324                 level   = SOL_IP;
325                 name    = IP_MTU_DISCOVER;
326                 val     = IP_PMTUDISC_DO;
327         } else {
328                 level   = SOL_IPV6;
329                 name    = IPV6_MTU_DISCOVER;
330                 val     = IPV6_PMTUDISC_DO;
331         }
332
333         if (setsockopt(fd, level, name, &val, sizeof(val)))
334                 error(1, errno, "setsockopt path mtu");
335 }
336
337 static unsigned int get_path_mtu(int fd, bool is_ipv4)
338 {
339         socklen_t vallen;
340         unsigned int mtu;
341         int ret;
342
343         vallen = sizeof(mtu);
344         if (is_ipv4)
345                 ret = getsockopt(fd, SOL_IP, IP_MTU, &mtu, &vallen);
346         else
347                 ret = getsockopt(fd, SOL_IPV6, IPV6_MTU, &mtu, &vallen);
348
349         if (ret)
350                 error(1, errno, "getsockopt mtu");
351
352
353         fprintf(stderr, "path mtu (read):  %u\n", mtu);
354         return mtu;
355 }
356
357 /* very wordy version of system("ip route add dev lo mtu 1500 127.0.0.3/32") */
358 static void set_route_mtu(int mtu, bool is_ipv4)
359 {
360         struct sockaddr_nl nladdr = { .nl_family = AF_NETLINK };
361         struct nlmsghdr *nh;
362         struct rtattr *rta;
363         struct rtmsg *rt;
364         char data[NLMSG_ALIGN(sizeof(*nh)) +
365                   NLMSG_ALIGN(sizeof(*rt)) +
366                   NLMSG_ALIGN(RTA_LENGTH(sizeof(addr6))) +
367                   NLMSG_ALIGN(RTA_LENGTH(sizeof(int))) +
368                   NLMSG_ALIGN(RTA_LENGTH(0) + RTA_LENGTH(sizeof(int)))];
369         int fd, ret, alen, off = 0;
370
371         alen = is_ipv4 ? sizeof(addr4) : sizeof(addr6);
372
373         fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_ROUTE);
374         if (fd == -1)
375                 error(1, errno, "socket netlink");
376
377         memset(data, 0, sizeof(data));
378
379         nh = (void *)data;
380         nh->nlmsg_type = RTM_NEWROUTE;
381         nh->nlmsg_flags = NLM_F_REQUEST | NLM_F_CREATE;
382         off += NLMSG_ALIGN(sizeof(*nh));
383
384         rt = (void *)(data + off);
385         rt->rtm_family = is_ipv4 ? AF_INET : AF_INET6;
386         rt->rtm_table = RT_TABLE_MAIN;
387         rt->rtm_dst_len = alen << 3;
388         rt->rtm_protocol = RTPROT_BOOT;
389         rt->rtm_scope = RT_SCOPE_UNIVERSE;
390         rt->rtm_type = RTN_UNICAST;
391         off += NLMSG_ALIGN(sizeof(*rt));
392
393         rta = (void *)(data + off);
394         rta->rta_type = RTA_DST;
395         rta->rta_len = RTA_LENGTH(alen);
396         if (is_ipv4)
397                 memcpy(RTA_DATA(rta), &addr4, alen);
398         else
399                 memcpy(RTA_DATA(rta), &addr6, alen);
400         off += NLMSG_ALIGN(rta->rta_len);
401
402         rta = (void *)(data + off);
403         rta->rta_type = RTA_OIF;
404         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(int));
405         *((int *)(RTA_DATA(rta))) = 1; //if_nametoindex("lo");
406         off += NLMSG_ALIGN(rta->rta_len);
407
408         /* MTU is a subtype in a metrics type */
409         rta = (void *)(data + off);
410         rta->rta_type = RTA_METRICS;
411         rta->rta_len = RTA_LENGTH(0) + RTA_LENGTH(sizeof(int));
412         off += NLMSG_ALIGN(rta->rta_len);
413
414         /* now fill MTU subtype. Note that it fits within above rta_len */
415         rta = (void *)(((char *) rta) + RTA_LENGTH(0));
416         rta->rta_type = RTAX_MTU;
417         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(int));
418         *((int *)(RTA_DATA(rta))) = mtu;
419
420         nh->nlmsg_len = off;
421
422         ret = sendto(fd, data, off, 0, (void *)&nladdr, sizeof(nladdr));
423         if (ret != off)
424                 error(1, errno, "send netlink: %uB != %uB\n", ret, off);
425
426         if (close(fd))
427                 error(1, errno, "close netlink");
428
429         fprintf(stderr, "route mtu (test): %u\n", mtu);
430 }
431
432 static bool __send_one(int fd, struct msghdr *msg, int flags)
433 {
434         int ret;
435
436         ret = sendmsg(fd, msg, flags);
437         if (ret == -1 &&
438             (errno == EMSGSIZE || errno == ENOMEM || errno == EINVAL))
439                 return false;
440         if (ret == -1)
441                 error(1, errno, "sendmsg");
442         if (ret != msg->msg_iov->iov_len)
443                 error(1, 0, "sendto: %d != %llu", ret,
444                         (unsigned long long)msg->msg_iov->iov_len);
445         if (msg->msg_flags)
446                 error(1, 0, "sendmsg: return flags 0x%x\n", msg->msg_flags);
447
448         return true;
449 }
450
451 static bool send_one(int fd, int len, int gso_len,
452                      struct sockaddr *addr, socklen_t alen)
453 {
454         char control[CMSG_SPACE(sizeof(uint16_t))] = {0};
455         struct msghdr msg = {0};
456         struct iovec iov = {0};
457         struct cmsghdr *cm;
458
459         iov.iov_base = buf;
460         iov.iov_len = len;
461
462         msg.msg_iov = &iov;
463         msg.msg_iovlen = 1;
464
465         msg.msg_name = addr;
466         msg.msg_namelen = alen;
467
468         if (gso_len && !cfg_do_setsockopt) {
469                 msg.msg_control = control;
470                 msg.msg_controllen = sizeof(control);
471
472                 cm = CMSG_FIRSTHDR(&msg);
473                 cm->cmsg_level = SOL_UDP;
474                 cm->cmsg_type = UDP_SEGMENT;
475                 cm->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(uint16_t));
476                 *((uint16_t *) CMSG_DATA(cm)) = gso_len;
477         }
478
479         /* If MSG_MORE, send 1 byte followed by remainder */
480         if (cfg_do_msgmore && len > 1) {
481                 iov.iov_len = 1;
482                 if (!__send_one(fd, &msg, MSG_MORE))
483                         error(1, 0, "send 1B failed");
484
485                 iov.iov_base++;
486                 iov.iov_len = len - 1;
487         }
488
489         return __send_one(fd, &msg, 0);
490 }
491
492 static int recv_one(int fd, int flags)
493 {
494         int ret;
495
496         ret = recv(fd, buf, sizeof(buf), flags);
497         if (ret == -1 && errno == EAGAIN && (flags & MSG_DONTWAIT))
498                 return 0;
499         if (ret == -1)
500                 error(1, errno, "recv");
501
502         return ret;
503 }
504
505 static void run_one(struct testcase *test, int fdt, int fdr,
506                     struct sockaddr *addr, socklen_t alen)
507 {
508         int i, ret, val, mss;
509         bool sent;
510
511         fprintf(stderr, "ipv%d tx:%d gso:%d %s\n",
512                         addr->sa_family == AF_INET ? 4 : 6,
513                         test->tlen, test->gso_len,
514                         test->tfail ? "(fail)" : "");
515
516         val = test->gso_len;
517         if (cfg_do_setsockopt) {
518                 if (setsockopt(fdt, SOL_UDP, UDP_SEGMENT, &val, sizeof(val)))
519                         error(1, errno, "setsockopt udp segment");
520         }
521
522         sent = send_one(fdt, test->tlen, test->gso_len, addr, alen);
523         if (sent && test->tfail)
524                 error(1, 0, "send succeeded while expecting failure");
525         if (!sent && !test->tfail)
526                 error(1, 0, "send failed while expecting success");
527         if (!sent)
528                 return;
529
530         if (test->gso_len)
531                 mss = test->gso_len;
532         else
533                 mss = addr->sa_family == AF_INET ? CONST_MSS_V4 : CONST_MSS_V6;
534
535
536         /* Recv all full MSS datagrams */
537         for (i = 0; i < test->r_num_mss; i++) {
538                 ret = recv_one(fdr, 0);
539                 if (ret != mss)
540                         error(1, 0, "recv.%d: %d != %d", i, ret, mss);
541         }
542
543         /* Recv the non-full last datagram, if tlen was not a multiple of mss */
544         if (test->r_len_last) {
545                 ret = recv_one(fdr, 0);
546                 if (ret != test->r_len_last)
547                         error(1, 0, "recv.%d: %d != %d (last)",
548                               i, ret, test->r_len_last);
549         }
550
551         /* Verify received all data */
552         ret = recv_one(fdr, MSG_DONTWAIT);
553         if (ret)
554                 error(1, 0, "recv: unexpected datagram");
555 }
556
557 static void run_all(int fdt, int fdr, struct sockaddr *addr, socklen_t alen)
558 {
559         struct testcase *tests, *test;
560
561         tests = addr->sa_family == AF_INET ? testcases_v4 : testcases_v6;
562
563         for (test = tests; test->tlen; test++) {
564                 /* if a specific test is given, then skip all others */
565                 if (cfg_specific_test_id == -1 ||
566                     cfg_specific_test_id == test - tests)
567                         run_one(test, fdt, fdr, addr, alen);
568         }
569 }
570
571 static void run_test(struct sockaddr *addr, socklen_t alen)
572 {
573         struct timeval tv = { .tv_usec = 100 * 1000 };
574         int fdr, fdt, val;
575
576         fdr = socket(addr->sa_family, SOCK_DGRAM, 0);
577         if (fdr == -1)
578                 error(1, errno, "socket r");
579
580         if (bind(fdr, addr, alen))
581                 error(1, errno, "bind");
582
583         /* Have tests fail quickly instead of hang */
584         if (setsockopt(fdr, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv)))
585                 error(1, errno, "setsockopt rcv timeout");
586
587         fdt = socket(addr->sa_family, SOCK_DGRAM, 0);
588         if (fdt == -1)
589                 error(1, errno, "socket t");
590
591         /* Do not fragment these datagrams: only succeed if GSO works */
592         set_pmtu_discover(fdt, addr->sa_family == AF_INET);
593
594         if (cfg_do_connectionless) {
595                 set_device_mtu(fdt, CONST_MTU_TEST);
596                 run_all(fdt, fdr, addr, alen);
597         }
598
599         if (cfg_do_connected) {
600                 set_device_mtu(fdt, CONST_MTU_TEST + 100);
601                 set_route_mtu(CONST_MTU_TEST, addr->sa_family == AF_INET);
602
603                 if (connect(fdt, addr, alen))
604                         error(1, errno, "connect");
605
606                 val = get_path_mtu(fdt, addr->sa_family == AF_INET);
607                 if (val != CONST_MTU_TEST)
608                         error(1, 0, "bad path mtu %u\n", val);
609
610                 run_all(fdt, fdr, addr, 0 /* use connected addr */);
611         }
612
613         if (close(fdt))
614                 error(1, errno, "close t");
615         if (close(fdr))
616                 error(1, errno, "close r");
617 }
618
619 static void run_test_v4(void)
620 {
621         struct sockaddr_in addr = {0};
622
623         addr.sin_family = AF_INET;
624         addr.sin_port = htons(cfg_port);
625         addr.sin_addr = addr4;
626
627         run_test((void *)&addr, sizeof(addr));
628 }
629
630 static void run_test_v6(void)
631 {
632         struct sockaddr_in6 addr = {0};
633
634         addr.sin6_family = AF_INET6;
635         addr.sin6_port = htons(cfg_port);
636         addr.sin6_addr = addr6;
637
638         run_test((void *)&addr, sizeof(addr));
639 }
640
641 static void parse_opts(int argc, char **argv)
642 {
643         int c;
644
645         while ((c = getopt(argc, argv, "46cCmst:")) != -1) {
646                 switch (c) {
647                 case '4':
648                         cfg_do_ipv4 = true;
649                         break;
650                 case '6':
651                         cfg_do_ipv6 = true;
652                         break;
653                 case 'c':
654                         cfg_do_connected = true;
655                         break;
656                 case 'C':
657                         cfg_do_connectionless = true;
658                         break;
659                 case 'm':
660                         cfg_do_msgmore = true;
661                         break;
662                 case 's':
663                         cfg_do_setsockopt = true;
664                         break;
665                 case 't':
666                         cfg_specific_test_id = strtoul(optarg, NULL, 0);
667                         break;
668                 default:
669                         error(1, 0, "%s: parse error", argv[0]);
670                 }
671         }
672 }
673
674 int main(int argc, char **argv)
675 {
676         parse_opts(argc, argv);
677
678         if (cfg_do_ipv4)
679                 run_test_v4();
680         if (cfg_do_ipv6)
681                 run_test_v6();
682
683         fprintf(stderr, "OK\n");
684         return 0;
685 }