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 #include <linux/uio.h>
  19
  20 #include <net/ipv6.h>
  21 #include <net/net_namespace.h>
  22 #include <net/rtnetlink.h>
  23 #include <net/sock.h>
  24 #include <linux/virtio_net.h>
  25
  26 /*
  27  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  28  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  29  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  30  * implemented in hardware on the underlying device.
  31  *
  32  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  33  * mechanism.
  34  *
  35  */
  36 struct macvtap_queue {
  37         struct sock sk;
  38         struct socket sock;
  39         struct socket_wq wq;
  40         int vnet_hdr_sz;
  41         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  42         struct file *file;
  43         unsigned int flags;
  44         u16 queue_index;
  45         bool enabled;
  46         struct list_head next;
  47 };
  48
  49 #define MACVTAP_FEATURES (IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)
  50
  51 #define MACVTAP_VNET_LE 0x80000000
  52
  53 static inline u16 macvtap16_to_cpu(struct macvtap_queue *q, __virtio16 val)
  54 {
  55         return __virtio16_to_cpu(q->flags & MACVTAP_VNET_LE, val);
  56 }
  57
  58 static inline __virtio16 cpu_to_macvtap16(struct macvtap_queue *q, u16 val)
  59 {
  60         return __cpu_to_virtio16(q->flags & MACVTAP_VNET_LE, val);
  61 }
  62
  63 static struct proto macvtap_proto = {
  64         .name = "macvtap",
  65         .owner = THIS_MODULE,
  66         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  67 };
  68
  69 /*
  70  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  71  */
  72 static dev_t macvtap_major;
  73 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  74 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  75 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  76
  77 #define GOODCOPY_LEN 128
  78 static struct class *macvtap_class;
  79 static struct cdev macvtap_cdev;
  80
  81 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  82
  83 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  84                       NETIF_F_TSO6)
  85 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  86 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
  87
  88 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
  89 {
  90         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
  91 }
  92
  93 /*
  94  * RCU usage:
  95  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  96  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  97  * or rtnl is held.
  98  *
  99  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
 100  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
 101  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
 102  * macvtap_get_queue() fails.
 103  *
 104  * There may still be references to the struct sock inside of the
 105  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
 106  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
 107  * when both our references and any pending SKBs are gone.
 108  */
 109
 110 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 111                                 struct macvtap_queue *q)
 112 {
 113         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 114         int err = -EINVAL;
 115
 116         ASSERT_RTNL();
 117
 118         if (q->enabled)
 119                 goto out;
 120
 121         err = 0;
 122         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 123         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 124         q->enabled = true;
 125
 126         vlan->numvtaps++;
 127 out:
 128         return err;
 129 }
 130
 131 /* Requires RTNL */
 132 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 133                              struct macvtap_queue *q)
 134 {
 135         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 136
 137         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 138                 return -EBUSY;
 139
 140         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 141         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 142         sock_hold(&q->sk);
 143
 144         q->file = file;
 145         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 146         q->enabled = true;
 147         file->private_data = q;
 148         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 149
 150         vlan->numvtaps++;
 151         vlan->numqueues++;
 152
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 157 {
 158         struct macvlan_dev *vlan;
 159         struct macvtap_queue *nq;
 160
 161         ASSERT_RTNL();
 162         if (!q->enabled)
 163                 return -EINVAL;
 164
 165         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 166
 167         if (vlan) {
 168                 int index = q->queue_index;
 169                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 170                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 171                 nq->queue_index = index;
 172
 173                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 174                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 175                 q->enabled = false;
 176
 177                 vlan->numvtaps--;
 178         }
 179
 180         return 0;
 181 }
 182
 183 /*
 184  * The file owning the queue got closed, give up both
 185  * the reference that the files holds as well as the
 186  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 187  *
 188  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 189  * to the queue again after destroying it.
 190  */
 191 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 192 {
 193         struct macvlan_dev *vlan;
 194
 195         rtnl_lock();
 196         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 197
 198         if (vlan) {
 199                 if (q->enabled)
 200                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 201
 202                 vlan->numqueues--;
 203                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 204                 sock_put(&q->sk);
 205                 list_del_init(&q->next);
 206         }
 207
 208         rtnl_unlock();
 209
 210         synchronize_rcu();
 211         sock_put(&q->sk);
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 216  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 217  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 218  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 219  * of this function.
 220  */
 221 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 222                                                struct sk_buff *skb)
 223 {
 224         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 225         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 226         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 227          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 228          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 229          * racing against queue removal.
 230          */
 231         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 232         __u32 rxq;
 233
 234         if (!numvtaps)
 235                 goto out;
 236
 237         /* Check if we can use flow to select a queue */
 238         rxq = skb_get_hash(skb);
 239         if (rxq) {
 240                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 241                 goto out;
 242         }
 243
 244         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 245                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 246
 247                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 248                         rxq -= numvtaps;
 249
 250                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 251                 goto out;
 252         }
 253
 254         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 255 out:
 256         return tap;
 257 }
 258
 259 /*
 260  * The net_device is going away, give up the reference
 261  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 262  * from the queues to NULL.
 263  */
 264 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 265 {
 266         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 267         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 268         int i, j = 0;
 269
 270         ASSERT_RTNL();
 271         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 272                 list_del_init(&q->next);
 273                 qlist[j++] = q;
 274                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 275                 if (q->enabled)
 276                         vlan->numvtaps--;
 277                 vlan->numqueues--;
 278         }
 279         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 280                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 281         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 282         BUG_ON(vlan->numqueues);
 283         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 284         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 285
 286         for (--j; j >= 0; j--)
 287                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 288 }
 289
 290 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
 291 {
 292         struct sk_buff *skb = *pskb;
 293         struct net_device *dev = skb->dev;
 294         struct macvlan_dev *vlan;
 295         struct macvtap_queue *q;
 296         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
 297
 298         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
 299         if (!vlan)
 300                 return RX_HANDLER_PASS;
 301
 302         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 303         if (!q)
 304                 return RX_HANDLER_PASS;
 305
 306         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 307                 goto drop;
 308
 309         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 310
 311         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
 312          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
 313          * enabled.
 314          */
 315         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
 316                 features |= vlan->tap_features;
 317         if (netif_needs_gso(dev, skb, features)) {
 318                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
 319
 320                 if (IS_ERR(segs))
 321                         goto drop;
 322
 323                 if (!segs) {
 324                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 325                         goto wake_up;
 326                 }
 327
 328                 kfree_skb(skb);
 329                 while (segs) {
 330                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
 331
 332                         segs->next = NULL;
 333                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
 334                         segs = nskb;
 335                 }
 336         } else {
 337                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
 338                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
 339                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
 340                  *        check, we either support them all or none.
 341                  */
 342                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 343                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
 344                     skb_checksum_help(skb))
 345                         goto drop;
 346                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 347         }
 348
 349 wake_up:
 350         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 351         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 352
 353 drop:
 354         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
 355         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
 356         kfree_skb(skb);
 357         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 358 }
 359
 360 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 361 {
 362         int retval = -ENOMEM;
 363
 364         mutex_lock(&minor_lock);
 365         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 366         if (retval >= 0) {
 367                 vlan->minor = retval;
 368         } else if (retval == -ENOSPC) {
 369                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 370                 retval = -EINVAL;
 371         }
 372         mutex_unlock(&minor_lock);
 373         return retval < 0 ? retval : 0;
 374 }
 375
 376 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 377 {
 378         mutex_lock(&minor_lock);
 379         if (vlan->minor) {
 380                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 381                 vlan->minor = 0;
 382         }
 383         mutex_unlock(&minor_lock);
 384 }
 385
 386 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 387 {
 388         struct net_device *dev = NULL;
 389         struct macvlan_dev *vlan;
 390
 391         mutex_lock(&minor_lock);
 392         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 393         if (vlan) {
 394                 dev = vlan->dev;
 395                 dev_hold(dev);
 396         }
 397         mutex_unlock(&minor_lock);
 398         return dev;
 399 }
 400
 401 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 402                            struct net_device *dev,
 403                            struct nlattr *tb[],
 404                            struct nlattr *data[])
 405 {
 406         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 407         int err;
 408
 409         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 410
 411         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 412          * tap support all offloads also.
 413          */
 414         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 415
 416         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
 417         if (err)
 418                 return err;
 419
 420         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 421          * because we can't undo what it does.
 422          */
 423         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
 424 }
 425
 426 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 427                             struct list_head *head)
 428 {
 429         netdev_rx_handler_unregister(dev);
 430         macvtap_del_queues(dev);
 431         macvlan_dellink(dev, head);
 432 }
 433
 434 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 435 {
 436         macvlan_common_setup(dev);
 437         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 438 }
 439
 440 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 441         .kind           = "macvtap",
 442         .setup          = macvtap_setup,
 443         .newlink        = macvtap_newlink,
 444         .dellink        = macvtap_dellink,
 445 };
 446
 447
 448 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 449 {
 450         wait_queue_head_t *wqueue;
 451
 452         if (!sock_writeable(sk) ||
 453             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 454                 return;
 455
 456         wqueue = sk_sleep(sk);
 457         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 458                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 459 }
 460
 461 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 462 {
 463         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 464 }
 465
 466 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 467 {
 468         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 469         struct net_device *dev;
 470         struct macvtap_queue *q;
 471         int err = -ENODEV;
 472
 473         rtnl_lock();
 474         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 475         if (!dev)
 476                 goto out;
 477
 478         err = -ENOMEM;
 479         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 480                                              &macvtap_proto);
 481         if (!q)
 482                 goto out;
 483
 484         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 485         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 486         q->sock.type = SOCK_RAW;
 487         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 488         q->sock.file = file;
 489         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 490         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 491         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 492         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 493         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 494         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 495
 496         /*
 497          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 498          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 499          *
 500          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 501          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 502          */
 503         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 504                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 505
 506         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 507         if (err)
 508                 sock_put(&q->sk);
 509
 510 out:
 511         if (dev)
 512                 dev_put(dev);
 513
 514         rtnl_unlock();
 515         return err;
 516 }
 517
 518 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 519 {
 520         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 521         macvtap_put_queue(q);
 522         return 0;
 523 }
 524
 525 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 526 {
 527         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 528         unsigned int mask = POLLERR;
 529
 530         if (!q)
 531                 goto out;
 532
 533         mask = 0;
 534         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 535
 536         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 537                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 538
 539         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 540             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 541              sock_writeable(&q->sk)))
 542                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 543
 544 out:
 545         return mask;
 546 }
 547
 548 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 549                                                 size_t len, size_t linear,
 550                                                 int noblock, int *err)
 551 {
 552         struct sk_buff *skb;
 553
 554         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 555         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 556                 linear = len;
 557
 558         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 559                                    err, 0);
 560         if (!skb)
 561                 return NULL;
 562
 563         skb_reserve(skb, prepad);
 564         skb_put(skb, linear);
 565         skb->data_len = len - linear;
 566         skb->len += len - linear;
 567
 568         return skb;
 569 }
 570
 571 /*
 572  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 573  * be shared with the tun/tap driver.
 574  */
 575 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 576                                      struct sk_buff *skb,
 577                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 578 {
 579         unsigned short gso_type = 0;
 580         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 581                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 582                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 583                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 584                         break;
 585                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 586                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 587                         break;
 588                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 589                         pr_warn_once("macvtap: %s: using disabled UFO feature; please fix this program\n",
 590                                      current->comm);
 591                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 592                         if (skb->protocol == htons(ETH_P_IPV6))
 593                                 ipv6_proxy_select_ident(skb);
 594                         break;
 595                 default:
 596                         return -EINVAL;
 597                 }
 598
 599                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 600                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 601
 602                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 603                         return -EINVAL;
 604         }
 605
 606         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 607                 if (!skb_partial_csum_set(skb, macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_start),
 608                                           macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_offset)))
 609                         return -EINVAL;
 610         }
 611
 612         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 613                 skb_shinfo(skb)->gso_size = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->gso_size);
 614                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 615
 616                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 617                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 618                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 619         }
 620         return 0;
 621 }
 622
 623 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 624                                     const struct sk_buff *skb,
 625                                     struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 626 {
 627         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 628
 629         if (skb_is_gso(skb)) {
 630                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 631
 632                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 633                 vnet_hdr->hdr_len = cpu_to_macvtap16(q, skb_headlen(skb));
 634                 vnet_hdr->gso_size = cpu_to_macvtap16(q, sinfo->gso_size);
 635                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 636                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 637                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 638                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 639                 else
 640                         BUG();
 641                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 642                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 643         } else
 644                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 645
 646         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 647                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 648                 if (vlan_tx_tag_present(skb))
 649                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 650                                 skb_checksum_start_offset(skb) + VLAN_HLEN);
 651                 else
 652                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 653                                 skb_checksum_start_offset(skb));
 654                 vnet_hdr->csum_offset = cpu_to_macvtap16(q, skb->csum_offset);
 655         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 656                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 657         } /* else everything is zero */
 658 }
 659
 660 /* Get packet from user space buffer */
 661 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 662                                 struct iov_iter *from, int noblock)
 663 {
 664         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(NET_IP_ALIGN);
 665         struct sk_buff *skb;
 666         struct macvlan_dev *vlan;
 667         unsigned long total_len = iov_iter_count(from);
 668         unsigned long len = total_len;
 669         int err;
 670         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 671         int vnet_hdr_len = 0;
 672         int copylen = 0;
 673         bool zerocopy = false;
 674         size_t linear;
 675         ssize_t n;
 676
 677         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 678                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 679
 680                 err = -EINVAL;
 681                 if (len < vnet_hdr_len)
 682                         goto err;
 683                 len -= vnet_hdr_len;
 684
 685                 err = -EFAULT;
 686                 n = copy_from_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), from);
 687                 if (n != sizeof(vnet_hdr))
 688                         goto err;
 689                 iov_iter_advance(from, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
 690                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 691                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 692                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2 >
 693                              macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len))
 694                         vnet_hdr.hdr_len = cpu_to_macvtap16(q,
 695                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 696                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2);
 697                 err = -EINVAL;
 698                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > len)
 699                         goto err;
 700         }
 701
 702         err = -EINVAL;
 703         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 704                 goto err;
 705
 706         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 707                 struct iov_iter i;
 708
 709                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ?
 710                         macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) : GOODCOPY_LEN;
 711                 if (copylen > good_linear)
 712                         copylen = good_linear;
 713                 linear = copylen;
 714                 i = *from;
 715                 iov_iter_advance(&i, copylen);
 716                 if (iov_iter_npages(&i, INT_MAX) <= MAX_SKB_FRAGS)
 717                         zerocopy = true;
 718         }
 719
 720         if (!zerocopy) {
 721                 copylen = len;
 722                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > good_linear)
 723                         linear = good_linear;
 724                 else
 725                         linear = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len);
 726         }
 727
 728         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 729                                 linear, noblock, &err);
 730         if (!skb)
 731                 goto err;
 732
 733         if (zerocopy)
 734                 err = zerocopy_sg_from_iter(skb, from);
 735         else {
 736                 err = skb_copy_datagram_from_iter(skb, 0, from, len);
 737                 if (!err && m && m->msg_control) {
 738                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 739                         uarg->callback(uarg, false);
 740                 }
 741         }
 742
 743         if (err)
 744                 goto err_kfree;
 745
 746         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 747         skb_reset_mac_header(skb);
 748         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 749
 750         if (vnet_hdr_len) {
 751                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 752                 if (err)
 753                         goto err_kfree;
 754         }
 755
 756         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 757
 758         rcu_read_lock();
 759         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 760         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 761         if (zerocopy) {
 762                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 763                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 764                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 765         }
 766         if (vlan) {
 767                 skb->dev = vlan->dev;
 768                 dev_queue_xmit(skb);
 769         } else {
 770                 kfree_skb(skb);
 771         }
 772         rcu_read_unlock();
 773
 774         return total_len;
 775
 776 err_kfree:
 777         kfree_skb(skb);
 778
 779 err:
 780         rcu_read_lock();
 781         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 782         if (vlan)
 783                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
 784         rcu_read_unlock();
 785
 786         return err;
 787 }
 788
 789 static ssize_t macvtap_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 790 {
 791         struct file *file = iocb->ki_filp;
 792         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 793
 794         return macvtap_get_user(q, NULL, from, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 795 }
 796
 797 /* Put packet to the user space buffer */
 798 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 799                                 const struct sk_buff *skb,
 800                                 struct iov_iter *iter)
 801 {
 802         int ret;
 803         int vnet_hdr_len = 0;
 804         int vlan_offset = 0;
 805         int total;
 806
 807         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 808                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 809                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 810                 if (iov_iter_count(iter) < vnet_hdr_len)
 811                         return -EINVAL;
 812
 813                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 814
 815                 if (copy_to_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), iter) !=
 816                     sizeof(vnet_hdr))
 817                         return -EFAULT;
 818
 819                 iov_iter_advance(iter, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
 820         }
 821         total = vnet_hdr_len;
 822         total += skb->len;
 823
 824         if (vlan_tx_tag_present(skb)) {
 825                 struct {
 826                         __be16 h_vlan_proto;
 827                         __be16 h_vlan_TCI;
 828                 } veth;
 829                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 830                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 831
 832                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 833                 total += VLAN_HLEN;
 834
 835                 ret = skb_copy_datagram_iter(skb, 0, iter, vlan_offset);
 836                 if (ret || !iov_iter_count(iter))
 837                         goto done;
 838
 839                 ret = copy_to_iter(&veth, sizeof(veth), iter);
 840                 if (ret != sizeof(veth) || !iov_iter_count(iter))
 841                         goto done;
 842         }
 843
 844         ret = skb_copy_datagram_iter(skb, vlan_offset, iter,
 845                                      skb->len - vlan_offset);
 846
 847 done:
 848         return ret ? ret : total;
 849 }
 850
 851 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
 852                                struct iov_iter *to,
 853                                int noblock)
 854 {
 855         DEFINE_WAIT(wait);
 856         struct sk_buff *skb;
 857         ssize_t ret = 0;
 858
 859         if (!iov_iter_count(to))
 860                 return 0;
 861
 862         while (1) {
 863                 if (!noblock)
 864                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 865                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 866
 867                 /* Read frames from the queue */
 868                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 869                 if (skb)
 870                         break;
 871                 if (noblock) {
 872                         ret = -EAGAIN;
 873                         break;
 874                 }
 875                 if (signal_pending(current)) {
 876                         ret = -ERESTARTSYS;
 877                         break;
 878                 }
 879                 /* Nothing to read, let's sleep */
 880                 schedule();
 881         }
 882         if (skb) {
 883                 ret = macvtap_put_user(q, skb, to);
 884                 if (unlikely(ret < 0))
 885                         kfree_skb(skb);
 886                 else
 887                         consume_skb(skb);
 888         }
 889         if (!noblock)
 890                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 891         return ret;
 892 }
 893
 894 static ssize_t macvtap_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 895 {
 896         struct file *file = iocb->ki_filp;
 897         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 898         ssize_t len = iov_iter_count(to), ret;
 899
 900         ret = macvtap_do_read(q, to, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 901         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 902         if (ret > 0)
 903                 iocb->ki_pos = ret;
 904         return ret;
 905 }
 906
 907 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 908 {
 909         struct macvlan_dev *vlan;
 910
 911         ASSERT_RTNL();
 912         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 913         if (vlan)
 914                 dev_hold(vlan->dev);
 915
 916         return vlan;
 917 }
 918
 919 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 920 {
 921         dev_put(vlan->dev);
 922 }
 923
 924 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 925 {
 926         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 927         struct macvlan_dev *vlan;
 928         int ret;
 929
 930         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 931         if (!vlan)
 932                 return -EINVAL;
 933
 934         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 935                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 936         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 937                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 938         else
 939                 ret = -EINVAL;
 940
 941         macvtap_put_vlan(vlan);
 942         return ret;
 943 }
 944
 945 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 946 {
 947         struct macvlan_dev *vlan;
 948         netdev_features_t features;
 949         netdev_features_t feature_mask = 0;
 950
 951         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 952         if (!vlan)
 953                 return -ENOLINK;
 954
 955         features = vlan->dev->features;
 956
 957         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 958                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 959
 960                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 961                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 962                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 963                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 964                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 965                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 966                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 967                 }
 968         }
 969
 970         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 971          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 972          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 973          * does not support TSO.
 974          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 975          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 976          * user-space will not receive TSO frames.
 977          */
 978         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6))
 979                 features |= RX_OFFLOADS;
 980         else
 981                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 982
 983         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 984          * reflect user expectations.
 985          */
 986         vlan->tap_features = feature_mask;
 987         vlan->set_features = features;
 988         netdev_update_features(vlan->dev);
 989
 990         return 0;
 991 }
 992
 993 /*
 994  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 995  */
 996 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 997                           unsigned long arg)
 998 {
 999         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1000         struct macvlan_dev *vlan;
1001         void __user *argp = (void __user *)arg;
1002         struct ifreq __user *ifr = argp;
1003         unsigned int __user *up = argp;
1004         unsigned short u;
1005         int __user *sp = argp;
1006         int s;
1007         int ret;
1008
1009         switch (cmd) {
1010         case TUNSETIFF:
1011                 /* ignore the name, just look at flags */
1012                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1013                         return -EFAULT;
1014
1015                 ret = 0;
1016                 if ((u & ~MACVTAP_FEATURES) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1017                         ret = -EINVAL;
1018                 else
1019                         q->flags = (q->flags & ~MACVTAP_FEATURES) | u;
1020
1021                 return ret;
1022
1023         case TUNGETIFF:
1024                 rtnl_lock();
1025                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1026                 if (!vlan) {
1027                         rtnl_unlock();
1028                         return -ENOLINK;
1029                 }
1030
1031                 ret = 0;
1032                 u = q->flags;
1033                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1034                     put_user(u, &ifr->ifr_flags))
1035                         ret = -EFAULT;
1036                 macvtap_put_vlan(vlan);
1037                 rtnl_unlock();
1038                 return ret;
1039
1040         case TUNSETQUEUE:
1041                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1042                         return -EFAULT;
1043                 rtnl_lock();
1044                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1045                 rtnl_unlock();
1046                 return ret;
1047
1048         case TUNGETFEATURES:
1049                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | MACVTAP_FEATURES, up))
1050                         return -EFAULT;
1051                 return 0;
1052
1053         case TUNSETSNDBUF:
1054                 if (get_user(u, up))
1055                         return -EFAULT;
1056
1057                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1058                 return 0;
1059
1060         case TUNGETVNETHDRSZ:
1061                 s = q->vnet_hdr_sz;
1062                 if (put_user(s, sp))
1063                         return -EFAULT;
1064                 return 0;
1065
1066         case TUNSETVNETHDRSZ:
1067                 if (get_user(s, sp))
1068                         return -EFAULT;
1069                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1070                         return -EINVAL;
1071
1072                 q->vnet_hdr_sz = s;
1073                 return 0;
1074
1075         case TUNGETVNETLE:
1076                 s = !!(q->flags & MACVTAP_VNET_LE);
1077                 if (put_user(s, sp))
1078                         return -EFAULT;
1079                 return 0;
1080
1081         case TUNSETVNETLE:
1082                 if (get_user(s, sp))
1083                         return -EFAULT;
1084                 if (s)
1085                         q->flags |= MACVTAP_VNET_LE;
1086                 else
1087                         q->flags &= ~MACVTAP_VNET_LE;
1088                 return 0;
1089
1090         case TUNSETOFFLOAD:
1091                 /* let the user check for future flags */
1092                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1093                             TUN_F_TSO_ECN))
1094                         return -EINVAL;
1095
1096                 rtnl_lock();
1097                 ret = set_offload(q, arg);
1098                 rtnl_unlock();
1099                 return ret;
1100
1101         default:
1102                 return -EINVAL;
1103         }
1104 }
1105
1106 #ifdef CONFIG_COMPAT
1107 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1108                                  unsigned long arg)
1109 {
1110         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1111 }
1112 #endif
1113
1114 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1115         .owner          = THIS_MODULE,
1116         .open           = macvtap_open,
1117         .release        = macvtap_release,
1118         .read           = new_sync_read,
1119         .write          = new_sync_write,
1120         .read_iter      = macvtap_read_iter,
1121         .write_iter     = macvtap_write_iter,
1122         .poll           = macvtap_poll,
1123         .llseek         = no_llseek,
1124         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1125 #ifdef CONFIG_COMPAT
1126         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1127 #endif
1128 };
1129
1130 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1131                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1132 {
1133         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1134         return macvtap_get_user(q, m, &m->msg_iter, m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1135 }
1136
1137 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1138                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1139                            int flags)
1140 {
1141         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1142         int ret;
1143         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1144                 return -EINVAL;
1145         ret = macvtap_do_read(q, &m->msg_iter, flags & MSG_DONTWAIT);
1146         if (ret > total_len) {
1147                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1148                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1149         }
1150         return ret;
1151 }
1152
1153 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1154 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1155         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1156         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1157 };
1158
1159 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1160  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1161  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1162  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1163 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1164 {
1165         struct macvtap_queue *q;
1166         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1167                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1168         q = file->private_data;
1169         if (!q)
1170                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1171         return &q->sock;
1172 }
1173 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1174
1175 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1176                                 unsigned long event, void *ptr)
1177 {
1178         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1179         struct macvlan_dev *vlan;
1180         struct device *classdev;
1181         dev_t devt;
1182         int err;
1183
1184         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1185                 return NOTIFY_DONE;
1186
1187         vlan = netdev_priv(dev);
1188
1189         switch (event) {
1190         case NETDEV_REGISTER:
1191                 /* Create the device node here after the network device has
1192                  * been registered but before register_netdevice has
1193                  * finished running.
1194                  */
1195                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1196                 if (err)
1197                         return notifier_from_errno(err);
1198
1199                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1200                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1201                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1202                 if (IS_ERR(classdev)) {
1203                         macvtap_free_minor(vlan);
1204                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1205                 }
1206                 break;
1207         case NETDEV_UNREGISTER:
1208                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1209                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1210                 macvtap_free_minor(vlan);
1211                 break;
1212         }
1213
1214         return NOTIFY_DONE;
1215 }
1216
1217 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1218         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1219 };
1220
1221 static int macvtap_init(void)
1222 {
1223         int err;
1224
1225         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1226                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1227         if (err)
1228                 goto out1;
1229
1230         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1231         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1232         if (err)
1233                 goto out2;
1234
1235         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1236         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1237                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1238                 goto out3;
1239         }
1240
1241         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1242         if (err)
1243                 goto out4;
1244
1245         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1246         if (err)
1247                 goto out5;
1248
1249         return 0;
1250
1251 out5:
1252         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1253 out4:
1254         class_unregister(macvtap_class);
1255 out3:
1256         cdev_del(&macvtap_cdev);
1257 out2:
1258         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1259 out1:
1260         return err;
1261 }
1262 module_init(macvtap_init);
1263
1264 static void macvtap_exit(void)
1265 {
1266         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1267         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1268         class_unregister(macvtap_class);
1269         cdev_del(&macvtap_cdev);
1270         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1271 }
1272 module_exit(macvtap_exit);
1273
1274 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1275 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1276 MODULE_LICENSE("GPL");