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/wait.h>
  15 #include <linux/cdev.h>
  16 #include <linux/idr.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18
  19 #include <net/net_namespace.h>
  20 #include <net/rtnetlink.h>
  21 #include <net/sock.h>
  22 #include <linux/virtio_net.h>
  23
  24 /*
  25  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  26  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  27  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  28  * implemented in hardware on the underlying device.
  29  *
  30  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  31  * mechanism.
  32  *
  33  */
  34 struct macvtap_queue {
  35         struct sock sk;
  36         struct socket sock;
  37         struct socket_wq wq;
  38         int vnet_hdr_sz;
  39         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  40         struct file *file;
  41         unsigned int flags;
  42         u16 queue_index;
  43         bool enabled;
  44         struct list_head next;
  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 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  68                       NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)
  69 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  70 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
  71
  72 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
  73 {
  74         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
  75 }
  76
  77 /*
  78  * RCU usage:
  79  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  80  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  81  * or rtnl is held.
  82  *
  83  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  84  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  85  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  86  * macvtap_get_queue() fails.
  87  *
  88  * There may still be references to the struct sock inside of the
  89  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  90  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  91  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  92  */
  93
  94 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
  95                                 struct macvtap_queue *q)
  96 {
  97         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
  98         int err = -EINVAL;
  99
 100         ASSERT_RTNL();
 101
 102         if (q->enabled)
 103                 goto out;
 104
 105         err = 0;
 106         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 107         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 108         q->enabled = true;
 109
 110         vlan->numvtaps++;
 111 out:
 112         return err;
 113 }
 114
 115 /* Requires RTNL */
 116 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 117                              struct macvtap_queue *q)
 118 {
 119         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 120
 121         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 122                 return -EBUSY;
 123
 124         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 125         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 126         sock_hold(&q->sk);
 127
 128         q->file = file;
 129         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 130         q->enabled = true;
 131         file->private_data = q;
 132         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 133
 134         vlan->numvtaps++;
 135         vlan->numqueues++;
 136
 137         return 0;
 138 }
 139
 140 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 141 {
 142         struct macvlan_dev *vlan;
 143         struct macvtap_queue *nq;
 144
 145         ASSERT_RTNL();
 146         if (!q->enabled)
 147                 return -EINVAL;
 148
 149         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 150
 151         if (vlan) {
 152                 int index = q->queue_index;
 153                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 154                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 155                 nq->queue_index = index;
 156
 157                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 158                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 159                 q->enabled = false;
 160
 161                 vlan->numvtaps--;
 162         }
 163
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 /*
 168  * The file owning the queue got closed, give up both
 169  * the reference that the files holds as well as the
 170  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 171  *
 172  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 173  * to the queue again after destroying it.
 174  */
 175 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 176 {
 177         struct macvlan_dev *vlan;
 178
 179         rtnl_lock();
 180         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 181
 182         if (vlan) {
 183                 if (q->enabled)
 184                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 185
 186                 vlan->numqueues--;
 187                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 188                 sock_put(&q->sk);
 189                 list_del_init(&q->next);
 190         }
 191
 192         rtnl_unlock();
 193
 194         synchronize_rcu();
 195         sock_put(&q->sk);
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 200  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 201  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 202  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 203  * of this function.
 204  */
 205 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 206                                                struct sk_buff *skb)
 207 {
 208         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 209         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 210         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 211          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 212          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 213          * racing against queue removal.
 214          */
 215         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 216         __u32 rxq;
 217
 218         if (!numvtaps)
 219                 goto out;
 220
 221         /* Check if we can use flow to select a queue */
 222         rxq = skb_get_hash(skb);
 223         if (rxq) {
 224                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 225                 goto out;
 226         }
 227
 228         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 229                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 230
 231                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 232                         rxq -= numvtaps;
 233
 234                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 235                 goto out;
 236         }
 237
 238         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 239 out:
 240         return tap;
 241 }
 242
 243 /*
 244  * The net_device is going away, give up the reference
 245  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 246  * from the queues to NULL.
 247  */
 248 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 249 {
 250         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 251         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 252         int i, j = 0;
 253
 254         ASSERT_RTNL();
 255         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 256                 list_del_init(&q->next);
 257                 qlist[j++] = q;
 258                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 259                 if (q->enabled)
 260                         vlan->numvtaps--;
 261                 vlan->numqueues--;
 262         }
 263         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 264                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 265         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 266         BUG_ON(vlan->numqueues);
 267         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 268         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 269
 270         for (--j; j >= 0; j--)
 271                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 272 }
 273
 274 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
 275 {
 276         struct sk_buff *skb = *pskb;
 277         struct net_device *dev = skb->dev;
 278         struct macvlan_dev *vlan;
 279         struct macvtap_queue *q;
 280         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
 281
 282         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
 283         if (!vlan)
 284                 return RX_HANDLER_PASS;
 285
 286         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 287         if (!q)
 288                 return RX_HANDLER_PASS;
 289
 290         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 291                 goto drop;
 292
 293         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 294
 295         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
 296          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
 297          * enabled.
 298          */
 299         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
 300                 features |= vlan->tap_features;
 301         if (netif_needs_gso(dev, skb, features)) {
 302                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
 303
 304                 if (IS_ERR(segs))
 305                         goto drop;
 306
 307                 if (!segs) {
 308                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 309                         goto wake_up;
 310                 }
 311
 312                 kfree_skb(skb);
 313                 while (segs) {
 314                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
 315
 316                         segs->next = NULL;
 317                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
 318                         segs = nskb;
 319                 }
 320         } else {
 321                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
 322                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
 323                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
 324                  *        check, we either support them all or none.
 325                  */
 326                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 327                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
 328                     skb_checksum_help(skb))
 329                         goto drop;
 330                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 331         }
 332
 333 wake_up:
 334         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 335         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 336
 337 drop:
 338         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
 339         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
 340         kfree_skb(skb);
 341         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 342 }
 343
 344 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 345 {
 346         int retval = -ENOMEM;
 347
 348         mutex_lock(&minor_lock);
 349         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 350         if (retval >= 0) {
 351                 vlan->minor = retval;
 352         } else if (retval == -ENOSPC) {
 353                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 354                 retval = -EINVAL;
 355         }
 356         mutex_unlock(&minor_lock);
 357         return retval < 0 ? retval : 0;
 358 }
 359
 360 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 361 {
 362         mutex_lock(&minor_lock);
 363         if (vlan->minor) {
 364                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 365                 vlan->minor = 0;
 366         }
 367         mutex_unlock(&minor_lock);
 368 }
 369
 370 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 371 {
 372         struct net_device *dev = NULL;
 373         struct macvlan_dev *vlan;
 374
 375         mutex_lock(&minor_lock);
 376         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 377         if (vlan) {
 378                 dev = vlan->dev;
 379                 dev_hold(dev);
 380         }
 381         mutex_unlock(&minor_lock);
 382         return dev;
 383 }
 384
 385 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 386                            struct net_device *dev,
 387                            struct nlattr *tb[],
 388                            struct nlattr *data[])
 389 {
 390         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 391         int err;
 392
 393         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 394
 395         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 396          * tap support all offloads also.
 397          */
 398         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 399
 400         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
 401         if (err)
 402                 return err;
 403
 404         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 405          * because we can't undo what it does.
 406          */
 407         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
 408 }
 409
 410 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 411                             struct list_head *head)
 412 {
 413         netdev_rx_handler_unregister(dev);
 414         macvtap_del_queues(dev);
 415         macvlan_dellink(dev, head);
 416 }
 417
 418 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 419 {
 420         macvlan_common_setup(dev);
 421         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 422 }
 423
 424 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 425         .kind           = "macvtap",
 426         .setup          = macvtap_setup,
 427         .newlink        = macvtap_newlink,
 428         .dellink        = macvtap_dellink,
 429 };
 430
 431
 432 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 433 {
 434         wait_queue_head_t *wqueue;
 435
 436         if (!sock_writeable(sk) ||
 437             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 438                 return;
 439
 440         wqueue = sk_sleep(sk);
 441         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 442                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 443 }
 444
 445 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 446 {
 447         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 448 }
 449
 450 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 451 {
 452         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 453         struct net_device *dev;
 454         struct macvtap_queue *q;
 455         int err = -ENODEV;
 456
 457         rtnl_lock();
 458         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 459         if (!dev)
 460                 goto out;
 461
 462         err = -ENOMEM;
 463         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 464                                              &macvtap_proto);
 465         if (!q)
 466                 goto out;
 467
 468         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 469         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 470         q->sock.type = SOCK_RAW;
 471         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 472         q->sock.file = file;
 473         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 474         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 475         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 476         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 477         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 478         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 479
 480         /*
 481          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 482          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 483          *
 484          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 485          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 486          */
 487         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 488                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 489
 490         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 491         if (err)
 492                 sock_put(&q->sk);
 493
 494 out:
 495         if (dev)
 496                 dev_put(dev);
 497
 498         rtnl_unlock();
 499         return err;
 500 }
 501
 502 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 503 {
 504         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 505         macvtap_put_queue(q);
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 510 {
 511         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 512         unsigned int mask = POLLERR;
 513
 514         if (!q)
 515                 goto out;
 516
 517         mask = 0;
 518         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 519
 520         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 521                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 522
 523         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 524             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 525              sock_writeable(&q->sk)))
 526                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 527
 528 out:
 529         return mask;
 530 }
 531
 532 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 533                                                 size_t len, size_t linear,
 534                                                 int noblock, int *err)
 535 {
 536         struct sk_buff *skb;
 537
 538         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 539         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 540                 linear = len;
 541
 542         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 543                                    err, 0);
 544         if (!skb)
 545                 return NULL;
 546
 547         skb_reserve(skb, prepad);
 548         skb_put(skb, linear);
 549         skb->data_len = len - linear;
 550         skb->len += len - linear;
 551
 552         return skb;
 553 }
 554
 555 /*
 556  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 557  * be shared with the tun/tap driver.
 558  */
 559 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 560                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 561 {
 562         unsigned short gso_type = 0;
 563         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 564                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 565                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 566                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 567                         break;
 568                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 569                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 570                         break;
 571                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 572                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 573                         break;
 574                 default:
 575                         return -EINVAL;
 576                 }
 577
 578                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 579                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 580
 581                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 582                         return -EINVAL;
 583         }
 584
 585         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 586                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 587                                           vnet_hdr->csum_offset))
 588                         return -EINVAL;
 589         }
 590
 591         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 592                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 593                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 594
 595                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 596                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 597                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 598         }
 599         return 0;
 600 }
 601
 602 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 603                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 604 {
 605         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 606
 607         if (skb_is_gso(skb)) {
 608                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 609
 610                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 611                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 612                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 613                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 614                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 615                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 616                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 617                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 618                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 619                 else
 620                         BUG();
 621                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 622                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 623         } else
 624                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 625
 626         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 627                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 628                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 629                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 630         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 631                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 632         } /* else everything is zero */
 633 }
 634
 635 /* Get packet from user space buffer */
 636 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 637                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 638                                 size_t count, int noblock)
 639 {
 640         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(NET_IP_ALIGN);
 641         struct sk_buff *skb;
 642         struct macvlan_dev *vlan;
 643         unsigned long len = total_len;
 644         int err;
 645         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 646         int vnet_hdr_len = 0;
 647         int copylen = 0;
 648         bool zerocopy = false;
 649         size_t linear;
 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         err = -EMSGSIZE;
 678         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 679                 goto err;
 680
 681         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 682                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ? vnet_hdr.hdr_len : GOODCOPY_LEN;
 683                 if (copylen > good_linear)
 684                         copylen = good_linear;
 685                 linear = copylen;
 686                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
 687                     <= MAX_SKB_FRAGS)
 688                         zerocopy = true;
 689         }
 690
 691         if (!zerocopy) {
 692                 copylen = len;
 693                 if (vnet_hdr.hdr_len > good_linear)
 694                         linear = good_linear;
 695                 else
 696                         linear = vnet_hdr.hdr_len;
 697         }
 698
 699         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 700                                 linear, noblock, &err);
 701         if (!skb)
 702                 goto err;
 703
 704         if (zerocopy)
 705                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 706         else {
 707                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 708                                                    len);
 709                 if (!err && m && m->msg_control) {
 710                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 711                         uarg->callback(uarg, false);
 712                 }
 713         }
 714
 715         if (err)
 716                 goto err_kfree;
 717
 718         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 719         skb_reset_mac_header(skb);
 720         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 721
 722         if (vnet_hdr_len) {
 723                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 724                 if (err)
 725                         goto err_kfree;
 726         }
 727
 728         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 729
 730         rcu_read_lock();
 731         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 732         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 733         if (zerocopy) {
 734                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 735                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 736                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 737         }
 738         if (vlan) {
 739                 skb->dev = vlan->dev;
 740                 dev_queue_xmit(skb);
 741         } else {
 742                 kfree_skb(skb);
 743         }
 744         rcu_read_unlock();
 745
 746         return total_len;
 747
 748 err_kfree:
 749         kfree_skb(skb);
 750
 751 err:
 752         rcu_read_lock();
 753         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 754         if (vlan)
 755                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
 756         rcu_read_unlock();
 757
 758         return err;
 759 }
 760
 761 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 762                                  unsigned long count, loff_t pos)
 763 {
 764         struct file *file = iocb->ki_filp;
 765         ssize_t result = -ENOLINK;
 766         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 767
 768         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 769                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 770         return result;
 771 }
 772
 773 /* Put packet to the user space buffer */
 774 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 775                                 const struct sk_buff *skb,
 776                                 const struct iovec *iv, int len)
 777 {
 778         int ret;
 779         int vnet_hdr_len = 0;
 780         int vlan_offset = 0;
 781         int copied, total;
 782
 783         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 784                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 785                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 786                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 787                         return -EINVAL;
 788
 789                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 790
 791                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 792                         return -EFAULT;
 793         }
 794         total = copied = vnet_hdr_len;
 795         total += skb->len;
 796
 797         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 798                 len = min_t(int, skb->len, len);
 799         else {
 800                 int copy;
 801                 struct {
 802                         __be16 h_vlan_proto;
 803                         __be16 h_vlan_TCI;
 804                 } veth;
 805                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 806                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 807
 808                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 809                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 810                 total += VLAN_HLEN;
 811
 812                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 813                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 814                 len -= copy;
 815                 copied += copy;
 816                 if (ret || !len)
 817                         goto done;
 818
 819                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 820                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 821                 len -= copy;
 822                 copied += copy;
 823                 if (ret || !len)
 824                         goto done;
 825         }
 826
 827         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 828
 829 done:
 830         return ret ? ret : total;
 831 }
 832
 833 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
 834                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 835                                int noblock)
 836 {
 837         DEFINE_WAIT(wait);
 838         struct sk_buff *skb;
 839         ssize_t ret = 0;
 840
 841         while (len) {
 842                 if (!noblock)
 843                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 844                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 845
 846                 /* Read frames from the queue */
 847                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 848                 if (!skb) {
 849                         if (noblock) {
 850                                 ret = -EAGAIN;
 851                                 break;
 852                         }
 853                         if (signal_pending(current)) {
 854                                 ret = -ERESTARTSYS;
 855                                 break;
 856                         }
 857                         /* Nothing to read, let's sleep */
 858                         schedule();
 859                         continue;
 860                 }
 861                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 862                 kfree_skb(skb);
 863                 break;
 864         }
 865
 866         if (!noblock)
 867                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 868         return ret;
 869 }
 870
 871 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 872                                 unsigned long count, loff_t pos)
 873 {
 874         struct file *file = iocb->ki_filp;
 875         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 876         ssize_t len, ret = 0;
 877
 878         len = iov_length(iv, count);
 879         if (len < 0) {
 880                 ret = -EINVAL;
 881                 goto out;
 882         }
 883
 884         ret = macvtap_do_read(q, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 885         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 886         if (ret > 0)
 887                 iocb->ki_pos = ret;
 888 out:
 889         return ret;
 890 }
 891
 892 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 893 {
 894         struct macvlan_dev *vlan;
 895
 896         ASSERT_RTNL();
 897         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 898         if (vlan)
 899                 dev_hold(vlan->dev);
 900
 901         return vlan;
 902 }
 903
 904 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 905 {
 906         dev_put(vlan->dev);
 907 }
 908
 909 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 910 {
 911         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 912         struct macvlan_dev *vlan;
 913         int ret;
 914
 915         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 916         if (!vlan)
 917                 return -EINVAL;
 918
 919         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 920                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 921         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 922                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 923         else
 924                 ret = -EINVAL;
 925
 926         macvtap_put_vlan(vlan);
 927         return ret;
 928 }
 929
 930 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 931 {
 932         struct macvlan_dev *vlan;
 933         netdev_features_t features;
 934         netdev_features_t feature_mask = 0;
 935
 936         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 937         if (!vlan)
 938                 return -ENOLINK;
 939
 940         features = vlan->dev->features;
 941
 942         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 943                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 944
 945                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 946                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 947                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 948                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 949                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 950                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 951                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 952                 }
 953
 954                 if (arg & TUN_F_UFO)
 955                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
 956         }
 957
 958         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 959          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 960          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 961          * does not support TSO.
 962          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 963          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 964          * user-space will not receive TSO frames.
 965          */
 966         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
 967                 features |= RX_OFFLOADS;
 968         else
 969                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 970
 971         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 972          * reflect user expectations.
 973          */
 974         vlan->tap_features = feature_mask;
 975         vlan->set_features = features;
 976         netdev_update_features(vlan->dev);
 977
 978         return 0;
 979 }
 980
 981 /*
 982  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 983  */
 984 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 985                           unsigned long arg)
 986 {
 987         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 988         struct macvlan_dev *vlan;
 989         void __user *argp = (void __user *)arg;
 990         struct ifreq __user *ifr = argp;
 991         unsigned int __user *up = argp;
 992         unsigned int u;
 993         int __user *sp = argp;
 994         int s;
 995         int ret;
 996
 997         switch (cmd) {
 998         case TUNSETIFF:
 999                 /* ignore the name, just look at flags */
1000                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1001                         return -EFAULT;
1002
1003                 ret = 0;
1004                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
1005                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1006                         ret = -EINVAL;
1007                 else
1008                         q->flags = u;
1009
1010                 return ret;
1011
1012         case TUNGETIFF:
1013                 rtnl_lock();
1014                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1015                 if (!vlan) {
1016                         rtnl_unlock();
1017                         return -ENOLINK;
1018                 }
1019
1020                 ret = 0;
1021                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1022                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1023                         ret = -EFAULT;
1024                 macvtap_put_vlan(vlan);
1025                 rtnl_unlock();
1026                 return ret;
1027
1028         case TUNSETQUEUE:
1029                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1030                         return -EFAULT;
1031                 rtnl_lock();
1032                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1033                 rtnl_unlock();
1034                 return ret;
1035
1036         case TUNGETFEATURES:
1037                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1038                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1039                         return -EFAULT;
1040                 return 0;
1041
1042         case TUNSETSNDBUF:
1043                 if (get_user(u, up))
1044                         return -EFAULT;
1045
1046                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1047                 return 0;
1048
1049         case TUNGETVNETHDRSZ:
1050                 s = q->vnet_hdr_sz;
1051                 if (put_user(s, sp))
1052                         return -EFAULT;
1053                 return 0;
1054
1055         case TUNSETVNETHDRSZ:
1056                 if (get_user(s, sp))
1057                         return -EFAULT;
1058                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1059                         return -EINVAL;
1060
1061                 q->vnet_hdr_sz = s;
1062                 return 0;
1063
1064         case TUNSETOFFLOAD:
1065                 /* let the user check for future flags */
1066                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1067                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1068                         return -EINVAL;
1069
1070                 rtnl_lock();
1071                 ret = set_offload(q, arg);
1072                 rtnl_unlock();
1073                 return ret;
1074
1075         default:
1076                 return -EINVAL;
1077         }
1078 }
1079
1080 #ifdef CONFIG_COMPAT
1081 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1082                                  unsigned long arg)
1083 {
1084         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1085 }
1086 #endif
1087
1088 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1089         .owner          = THIS_MODULE,
1090         .open           = macvtap_open,
1091         .release        = macvtap_release,
1092         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1093         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1094         .poll           = macvtap_poll,
1095         .llseek         = no_llseek,
1096         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1097 #ifdef CONFIG_COMPAT
1098         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1099 #endif
1100 };
1101
1102 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1103                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1104 {
1105         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1106         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1107                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1108 }
1109
1110 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1111                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1112                            int flags)
1113 {
1114         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1115         int ret;
1116         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1117                 return -EINVAL;
1118         ret = macvtap_do_read(q, m->msg_iov, total_len,
1119                           flags & MSG_DONTWAIT);
1120         if (ret > total_len) {
1121                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1122                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1123         }
1124         return ret;
1125 }
1126
1127 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1128 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1129         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1130         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1131 };
1132
1133 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1134  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1135  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1136  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1137 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1138 {
1139         struct macvtap_queue *q;
1140         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1141                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1142         q = file->private_data;
1143         if (!q)
1144                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1145         return &q->sock;
1146 }
1147 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1148
1149 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1150                                 unsigned long event, void *ptr)
1151 {
1152         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1153         struct macvlan_dev *vlan;
1154         struct device *classdev;
1155         dev_t devt;
1156         int err;
1157
1158         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1159                 return NOTIFY_DONE;
1160
1161         vlan = netdev_priv(dev);
1162
1163         switch (event) {
1164         case NETDEV_REGISTER:
1165                 /* Create the device node here after the network device has
1166                  * been registered but before register_netdevice has
1167                  * finished running.
1168                  */
1169                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1170                 if (err)
1171                         return notifier_from_errno(err);
1172
1173                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1174                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1175                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1176                 if (IS_ERR(classdev)) {
1177                         macvtap_free_minor(vlan);
1178                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1179                 }
1180                 break;
1181         case NETDEV_UNREGISTER:
1182                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1183                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1184                 macvtap_free_minor(vlan);
1185                 break;
1186         }
1187
1188         return NOTIFY_DONE;
1189 }
1190
1191 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1192         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1193 };
1194
1195 static int macvtap_init(void)
1196 {
1197         int err;
1198
1199         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1200                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1201         if (err)
1202                 goto out1;
1203
1204         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1205         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1206         if (err)
1207                 goto out2;
1208
1209         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1210         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1211                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1212                 goto out3;
1213         }
1214
1215         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1216         if (err)
1217                 goto out4;
1218
1219         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1220         if (err)
1221                 goto out5;
1222
1223         return 0;
1224
1225 out5:
1226         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1227 out4:
1228         class_unregister(macvtap_class);
1229 out3:
1230         cdev_del(&macvtap_cdev);
1231 out2:
1232         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1233 out1:
1234         return err;
1235 }
1236 module_init(macvtap_init);
1237
1238 static void macvtap_exit(void)
1239 {
1240         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1241         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1242         class_unregister(macvtap_class);
1243         cdev_del(&macvtap_cdev);
1244         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1245 }
1246 module_exit(macvtap_exit);
1247
1248 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1249 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1250 MODULE_LICENSE("GPL");