Merge tag 'gcc-plugins-v4.9-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[cascardo/linux.git] / 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/net_namespace.h>
21 #include <net/rtnetlink.h>
22 #include <net/sock.h>
23 #include <linux/virtio_net.h>
24 #include <linux/skb_array.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         struct skb_array skb_array;
48 };
49
50 #define MACVTAP_FEATURES (IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)
51
52 #define MACVTAP_VNET_LE 0x80000000
53 #define MACVTAP_VNET_BE 0x40000000
54
55 #ifdef CONFIG_TUN_VNET_CROSS_LE
56 static inline bool macvtap_legacy_is_little_endian(struct macvtap_queue *q)
57 {
58         return q->flags & MACVTAP_VNET_BE ? false :
59                 virtio_legacy_is_little_endian();
60 }
61
62 static long macvtap_get_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *sp)
63 {
64         int s = !!(q->flags & MACVTAP_VNET_BE);
65
66         if (put_user(s, sp))
67                 return -EFAULT;
68
69         return 0;
70 }
71
72 static long macvtap_set_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *sp)
73 {
74         int s;
75
76         if (get_user(s, sp))
77                 return -EFAULT;
78
79         if (s)
80                 q->flags |= MACVTAP_VNET_BE;
81         else
82                 q->flags &= ~MACVTAP_VNET_BE;
83
84         return 0;
85 }
86 #else
87 static inline bool macvtap_legacy_is_little_endian(struct macvtap_queue *q)
88 {
89         return virtio_legacy_is_little_endian();
90 }
91
92 static long macvtap_get_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *argp)
93 {
94         return -EINVAL;
95 }
96
97 static long macvtap_set_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *argp)
98 {
99         return -EINVAL;
100 }
101 #endif /* CONFIG_TUN_VNET_CROSS_LE */
102
103 static inline bool macvtap_is_little_endian(struct macvtap_queue *q)
104 {
105         return q->flags & MACVTAP_VNET_LE ||
106                 macvtap_legacy_is_little_endian(q);
107 }
108
109 static inline u16 macvtap16_to_cpu(struct macvtap_queue *q, __virtio16 val)
110 {
111         return __virtio16_to_cpu(macvtap_is_little_endian(q), val);
112 }
113
114 static inline __virtio16 cpu_to_macvtap16(struct macvtap_queue *q, u16 val)
115 {
116         return __cpu_to_virtio16(macvtap_is_little_endian(q), val);
117 }
118
119 static struct proto macvtap_proto = {
120         .name = "macvtap",
121         .owner = THIS_MODULE,
122         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
123 };
124
125 /*
126  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
127  */
128 static dev_t macvtap_major;
129 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
130 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
131 static DEFINE_IDR(minor_idr);
132
133 #define GOODCOPY_LEN 128
134 static const void *macvtap_net_namespace(struct device *d)
135 {
136         struct net_device *dev = to_net_dev(d->parent);
137         return dev_net(dev);
138 }
139
140 static struct class macvtap_class = {
141         .name = "macvtap",
142         .owner = THIS_MODULE,
143         .ns_type = &net_ns_type_operations,
144         .namespace = macvtap_net_namespace,
145 };
146 static struct cdev macvtap_cdev;
147
148 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
149
150 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
151                       NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)
152 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
153 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG | NETIF_F_FRAGLIST)
154
155 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
156 {
157         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
158 }
159
160 /*
161  * RCU usage:
162  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
163  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
164  * or rtnl is held.
165  *
166  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
167  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
168  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
169  * macvtap_get_queue() fails.
170  *
171  * There may still be references to the struct sock inside of the
172  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
173  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
174  * when both our references and any pending SKBs are gone.
175  */
176
177 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
178                                 struct macvtap_queue *q)
179 {
180         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
181         int err = -EINVAL;
182
183         ASSERT_RTNL();
184
185         if (q->enabled)
186                 goto out;
187
188         err = 0;
189         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
190         q->queue_index = vlan->numvtaps;
191         q->enabled = true;
192
193         vlan->numvtaps++;
194 out:
195         return err;
196 }
197
198 /* Requires RTNL */
199 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
200                              struct macvtap_queue *q)
201 {
202         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
203
204         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
205                 return -EBUSY;
206
207         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
208         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
209         sock_hold(&q->sk);
210
211         q->file = file;
212         q->queue_index = vlan->numvtaps;
213         q->enabled = true;
214         file->private_data = q;
215         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
216
217         vlan->numvtaps++;
218         vlan->numqueues++;
219
220         return 0;
221 }
222
223 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
224 {
225         struct macvlan_dev *vlan;
226         struct macvtap_queue *nq;
227
228         ASSERT_RTNL();
229         if (!q->enabled)
230                 return -EINVAL;
231
232         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
233
234         if (vlan) {
235                 int index = q->queue_index;
236                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
237                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
238                 nq->queue_index = index;
239
240                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
241                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
242                 q->enabled = false;
243
244                 vlan->numvtaps--;
245         }
246
247         return 0;
248 }
249
250 /*
251  * The file owning the queue got closed, give up both
252  * the reference that the files holds as well as the
253  * one from the macvlan_dev if that still exists.
254  *
255  * Using the spinlock makes sure that we don't get
256  * to the queue again after destroying it.
257  */
258 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
259 {
260         struct macvlan_dev *vlan;
261
262         rtnl_lock();
263         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
264
265         if (vlan) {
266                 if (q->enabled)
267                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
268
269                 vlan->numqueues--;
270                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
271                 sock_put(&q->sk);
272                 list_del_init(&q->next);
273         }
274
275         rtnl_unlock();
276
277         synchronize_rcu();
278         sock_put(&q->sk);
279 }
280
281 /*
282  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
283  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
284  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
285  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
286  * of this function.
287  */
288 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
289                                                struct sk_buff *skb)
290 {
291         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
292         struct macvtap_queue *tap = NULL;
293         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
294          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
295          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
296          * racing against queue removal.
297          */
298         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
299         __u32 rxq;
300
301         if (!numvtaps)
302                 goto out;
303
304         if (numvtaps == 1)
305                 goto single;
306
307         /* Check if we can use flow to select a queue */
308         rxq = skb_get_hash(skb);
309         if (rxq) {
310                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
311                 goto out;
312         }
313
314         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
315                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
316
317                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
318                         rxq -= numvtaps;
319
320                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
321                 goto out;
322         }
323
324 single:
325         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
326 out:
327         return tap;
328 }
329
330 /*
331  * The net_device is going away, give up the reference
332  * that it holds on all queues and safely set the pointer
333  * from the queues to NULL.
334  */
335 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
336 {
337         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
338         struct macvtap_queue *q, *tmp;
339
340         ASSERT_RTNL();
341         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
342                 list_del_init(&q->next);
343                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
344                 if (q->enabled)
345                         vlan->numvtaps--;
346                 vlan->numqueues--;
347                 sock_put(&q->sk);
348         }
349         BUG_ON(vlan->numvtaps);
350         BUG_ON(vlan->numqueues);
351         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
352         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
353 }
354
355 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
356 {
357         struct sk_buff *skb = *pskb;
358         struct net_device *dev = skb->dev;
359         struct macvlan_dev *vlan;
360         struct macvtap_queue *q;
361         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
362
363         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
364         if (!vlan)
365                 return RX_HANDLER_PASS;
366
367         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
368         if (!q)
369                 return RX_HANDLER_PASS;
370
371         if (__skb_array_full(&q->skb_array))
372                 goto drop;
373
374         skb_push(skb, ETH_HLEN);
375
376         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
377          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
378          * enabled.
379          */
380         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
381                 features |= vlan->tap_features;
382         if (netif_needs_gso(skb, features)) {
383                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
384
385                 if (IS_ERR(segs))
386                         goto drop;
387
388                 if (!segs) {
389                         if (skb_array_produce(&q->skb_array, skb))
390                                 goto drop;
391                         goto wake_up;
392                 }
393
394                 consume_skb(skb);
395                 while (segs) {
396                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
397
398                         segs->next = NULL;
399                         if (skb_array_produce(&q->skb_array, segs)) {
400                                 kfree_skb(segs);
401                                 kfree_skb_list(nskb);
402                                 break;
403                         }
404                         segs = nskb;
405                 }
406         } else {
407                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
408                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
409                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
410                  *        check, we either support them all or none.
411                  */
412                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
413                     !(features & NETIF_F_CSUM_MASK) &&
414                     skb_checksum_help(skb))
415                         goto drop;
416                 if (skb_array_produce(&q->skb_array, skb))
417                         goto drop;
418         }
419
420 wake_up:
421         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
422         return RX_HANDLER_CONSUMED;
423
424 drop:
425         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
426         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
427         kfree_skb(skb);
428         return RX_HANDLER_CONSUMED;
429 }
430
431 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
432 {
433         int retval = -ENOMEM;
434
435         mutex_lock(&minor_lock);
436         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
437         if (retval >= 0) {
438                 vlan->minor = retval;
439         } else if (retval == -ENOSPC) {
440                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
441                 retval = -EINVAL;
442         }
443         mutex_unlock(&minor_lock);
444         return retval < 0 ? retval : 0;
445 }
446
447 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
448 {
449         mutex_lock(&minor_lock);
450         if (vlan->minor) {
451                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
452                 vlan->minor = 0;
453         }
454         mutex_unlock(&minor_lock);
455 }
456
457 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
458 {
459         struct net_device *dev = NULL;
460         struct macvlan_dev *vlan;
461
462         mutex_lock(&minor_lock);
463         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
464         if (vlan) {
465                 dev = vlan->dev;
466                 dev_hold(dev);
467         }
468         mutex_unlock(&minor_lock);
469         return dev;
470 }
471
472 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
473                            struct net_device *dev,
474                            struct nlattr *tb[],
475                            struct nlattr *data[])
476 {
477         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
478         int err;
479
480         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
481
482         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
483          * tap support all offloads also.
484          */
485         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
486
487         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
488         if (err)
489                 return err;
490
491         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
492          * because we can't undo what it does.
493          */
494         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
495 }
496
497 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
498                             struct list_head *head)
499 {
500         netdev_rx_handler_unregister(dev);
501         macvtap_del_queues(dev);
502         macvlan_dellink(dev, head);
503 }
504
505 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
506 {
507         macvlan_common_setup(dev);
508         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
509 }
510
511 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
512         .kind           = "macvtap",
513         .setup          = macvtap_setup,
514         .newlink        = macvtap_newlink,
515         .dellink        = macvtap_dellink,
516 };
517
518
519 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
520 {
521         wait_queue_head_t *wqueue;
522
523         if (!sock_writeable(sk) ||
524             !test_and_clear_bit(SOCKWQ_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
525                 return;
526
527         wqueue = sk_sleep(sk);
528         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
529                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
530 }
531
532 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
533 {
534         struct macvtap_queue *q = container_of(sk, struct macvtap_queue, sk);
535
536         skb_array_cleanup(&q->skb_array);
537 }
538
539 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
540 {
541         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
542         struct net_device *dev;
543         struct macvtap_queue *q;
544         int err = -ENODEV;
545
546         rtnl_lock();
547         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
548         if (!dev)
549                 goto err;
550
551         err = -ENOMEM;
552         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
553                                              &macvtap_proto, 0);
554         if (!q)
555                 goto err;
556
557         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
558         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
559         q->sock.type = SOCK_RAW;
560         q->sock.state = SS_CONNECTED;
561         q->sock.file = file;
562         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
563         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
564         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
565         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
566         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
567         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
568
569         /*
570          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
571          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
572          *
573          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
574          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
575          */
576         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
577                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
578
579         err = -ENOMEM;
580         if (skb_array_init(&q->skb_array, dev->tx_queue_len, GFP_KERNEL))
581                 goto err_array;
582
583         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
584         if (err)
585                 goto err_queue;
586
587         dev_put(dev);
588
589         rtnl_unlock();
590         return err;
591
592 err_queue:
593         skb_array_cleanup(&q->skb_array);
594 err_array:
595         sock_put(&q->sk);
596 err:
597         if (dev)
598                 dev_put(dev);
599
600         rtnl_unlock();
601         return err;
602 }
603
604 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
605 {
606         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
607         macvtap_put_queue(q);
608         return 0;
609 }
610
611 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
612 {
613         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
614         unsigned int mask = POLLERR;
615
616         if (!q)
617                 goto out;
618
619         mask = 0;
620         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
621
622         if (!skb_array_empty(&q->skb_array))
623                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
624
625         if (sock_writeable(&q->sk) ||
626             (!test_and_set_bit(SOCKWQ_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
627              sock_writeable(&q->sk)))
628                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
629
630 out:
631         return mask;
632 }
633
634 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
635                                                 size_t len, size_t linear,
636                                                 int noblock, int *err)
637 {
638         struct sk_buff *skb;
639
640         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
641         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
642                 linear = len;
643
644         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
645                                    err, 0);
646         if (!skb)
647                 return NULL;
648
649         skb_reserve(skb, prepad);
650         skb_put(skb, linear);
651         skb->data_len = len - linear;
652         skb->len += len - linear;
653
654         return skb;
655 }
656
657 /* Neighbour code has some assumptions on HH_DATA_MOD alignment */
658 #define MACVTAP_RESERVE HH_DATA_OFF(ETH_HLEN)
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(MACVTAP_RESERVE);
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         int depth;
674         bool zerocopy = false;
675         size_t linear;
676         ssize_t n;
677
678         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
679                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
680
681                 err = -EINVAL;
682                 if (len < vnet_hdr_len)
683                         goto err;
684                 len -= vnet_hdr_len;
685
686                 err = -EFAULT;
687                 n = copy_from_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), from);
688                 if (n != sizeof(vnet_hdr))
689                         goto err;
690                 iov_iter_advance(from, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
691                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
692                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
693                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2 >
694                              macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len))
695                         vnet_hdr.hdr_len = cpu_to_macvtap16(q,
696                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
697                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2);
698                 err = -EINVAL;
699                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > len)
700                         goto err;
701         }
702
703         err = -EINVAL;
704         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
705                 goto err;
706
707         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
708                 struct iov_iter i;
709
710                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ?
711                         macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) : GOODCOPY_LEN;
712                 if (copylen > good_linear)
713                         copylen = good_linear;
714                 else if (copylen < ETH_HLEN)
715                         copylen = ETH_HLEN;
716                 linear = copylen;
717                 i = *from;
718                 iov_iter_advance(&i, copylen);
719                 if (iov_iter_npages(&i, INT_MAX) <= MAX_SKB_FRAGS)
720                         zerocopy = true;
721         }
722
723         if (!zerocopy) {
724                 copylen = len;
725                 linear = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len);
726                 if (linear > good_linear)
727                         linear = good_linear;
728                 else if (linear < ETH_HLEN)
729                         linear = ETH_HLEN;
730         }
731
732         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, MACVTAP_RESERVE, copylen,
733                                 linear, noblock, &err);
734         if (!skb)
735                 goto err;
736
737         if (zerocopy)
738                 err = zerocopy_sg_from_iter(skb, from);
739         else {
740                 err = skb_copy_datagram_from_iter(skb, 0, from, len);
741                 if (!err && m && m->msg_control) {
742                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
743                         uarg->callback(uarg, false);
744                 }
745         }
746
747         if (err)
748                 goto err_kfree;
749
750         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
751         skb_reset_mac_header(skb);
752         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
753
754         if (vnet_hdr_len) {
755                 err = virtio_net_hdr_to_skb(skb, &vnet_hdr,
756                                             macvtap_is_little_endian(q));
757                 if (err)
758                         goto err_kfree;
759         }
760
761         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
762
763         /* Move network header to the right position for VLAN tagged packets */
764         if ((skb->protocol == htons(ETH_P_8021Q) ||
765              skb->protocol == htons(ETH_P_8021AD)) &&
766             __vlan_get_protocol(skb, skb->protocol, &depth) != 0)
767                 skb_set_network_header(skb, depth);
768
769         rcu_read_lock();
770         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
771         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
772         if (zerocopy) {
773                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
774                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
775                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
776         }
777         if (vlan) {
778                 skb->dev = vlan->dev;
779                 dev_queue_xmit(skb);
780         } else {
781                 kfree_skb(skb);
782         }
783         rcu_read_unlock();
784
785         return total_len;
786
787 err_kfree:
788         kfree_skb(skb);
789
790 err:
791         rcu_read_lock();
792         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
793         if (vlan)
794                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
795         rcu_read_unlock();
796
797         return err;
798 }
799
800 static ssize_t macvtap_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
801 {
802         struct file *file = iocb->ki_filp;
803         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
804
805         return macvtap_get_user(q, NULL, from, file->f_flags & O_NONBLOCK);
806 }
807
808 /* Put packet to the user space buffer */
809 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
810                                 const struct sk_buff *skb,
811                                 struct iov_iter *iter)
812 {
813         int ret;
814         int vnet_hdr_len = 0;
815         int vlan_offset = 0;
816         int total;
817
818         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
819                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
820                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
821                 if (iov_iter_count(iter) < vnet_hdr_len)
822                         return -EINVAL;
823
824                 ret = virtio_net_hdr_from_skb(skb, &vnet_hdr,
825                                               macvtap_is_little_endian(q));
826                 if (ret)
827                         BUG();
828
829                 if (copy_to_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), iter) !=
830                     sizeof(vnet_hdr))
831                         return -EFAULT;
832
833                 iov_iter_advance(iter, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
834         }
835         total = vnet_hdr_len;
836         total += skb->len;
837
838         if (skb_vlan_tag_present(skb)) {
839                 struct {
840                         __be16 h_vlan_proto;
841                         __be16 h_vlan_TCI;
842                 } veth;
843                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
844                 veth.h_vlan_TCI = htons(skb_vlan_tag_get(skb));
845
846                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
847                 total += VLAN_HLEN;
848
849                 ret = skb_copy_datagram_iter(skb, 0, iter, vlan_offset);
850                 if (ret || !iov_iter_count(iter))
851                         goto done;
852
853                 ret = copy_to_iter(&veth, sizeof(veth), iter);
854                 if (ret != sizeof(veth) || !iov_iter_count(iter))
855                         goto done;
856         }
857
858         ret = skb_copy_datagram_iter(skb, vlan_offset, iter,
859                                      skb->len - vlan_offset);
860
861 done:
862         return ret ? ret : total;
863 }
864
865 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
866                                struct iov_iter *to,
867                                int noblock)
868 {
869         DEFINE_WAIT(wait);
870         struct sk_buff *skb;
871         ssize_t ret = 0;
872
873         if (!iov_iter_count(to))
874                 return 0;
875
876         while (1) {
877                 if (!noblock)
878                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
879                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
880
881                 /* Read frames from the queue */
882                 skb = skb_array_consume(&q->skb_array);
883                 if (skb)
884                         break;
885                 if (noblock) {
886                         ret = -EAGAIN;
887                         break;
888                 }
889                 if (signal_pending(current)) {
890                         ret = -ERESTARTSYS;
891                         break;
892                 }
893                 /* Nothing to read, let's sleep */
894                 schedule();
895         }
896         if (!noblock)
897                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
898
899         if (skb) {
900                 ret = macvtap_put_user(q, skb, to);
901                 if (unlikely(ret < 0))
902                         kfree_skb(skb);
903                 else
904                         consume_skb(skb);
905         }
906         return ret;
907 }
908
909 static ssize_t macvtap_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
910 {
911         struct file *file = iocb->ki_filp;
912         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
913         ssize_t len = iov_iter_count(to), ret;
914
915         ret = macvtap_do_read(q, to, file->f_flags & O_NONBLOCK);
916         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
917         if (ret > 0)
918                 iocb->ki_pos = ret;
919         return ret;
920 }
921
922 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
923 {
924         struct macvlan_dev *vlan;
925
926         ASSERT_RTNL();
927         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
928         if (vlan)
929                 dev_hold(vlan->dev);
930
931         return vlan;
932 }
933
934 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
935 {
936         dev_put(vlan->dev);
937 }
938
939 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
940 {
941         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
942         struct macvlan_dev *vlan;
943         int ret;
944
945         vlan = macvtap_get_vlan(q);
946         if (!vlan)
947                 return -EINVAL;
948
949         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
950                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
951         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
952                 ret = macvtap_disable_queue(q);
953         else
954                 ret = -EINVAL;
955
956         macvtap_put_vlan(vlan);
957         return ret;
958 }
959
960 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
961 {
962         struct macvlan_dev *vlan;
963         netdev_features_t features;
964         netdev_features_t feature_mask = 0;
965
966         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
967         if (!vlan)
968                 return -ENOLINK;
969
970         features = vlan->dev->features;
971
972         if (arg & TUN_F_CSUM) {
973                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
974
975                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
976                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
977                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
978                         if (arg & TUN_F_TSO4)
979                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
980                         if (arg & TUN_F_TSO6)
981                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
982                 }
983
984                 if (arg & TUN_F_UFO)
985                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
986         }
987
988         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
989          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
990          * accept TSO frames and turning it off means that user space
991          * does not support TSO.
992          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
993          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
994          * user-space will not receive TSO frames.
995          */
996         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
997                 features |= RX_OFFLOADS;
998         else
999                 features &= ~RX_OFFLOADS;
1000
1001         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
1002          * reflect user expectations.
1003          */
1004         vlan->tap_features = feature_mask;
1005         vlan->set_features = features;
1006         netdev_update_features(vlan->dev);
1007
1008         return 0;
1009 }
1010
1011 /*
1012  * provide compatibility with generic tun/tap interface
1013  */
1014 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1015                           unsigned long arg)
1016 {
1017         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1018         struct macvlan_dev *vlan;
1019         void __user *argp = (void __user *)arg;
1020         struct ifreq __user *ifr = argp;
1021         unsigned int __user *up = argp;
1022         unsigned short u;
1023         int __user *sp = argp;
1024         struct sockaddr sa;
1025         int s;
1026         int ret;
1027
1028         switch (cmd) {
1029         case TUNSETIFF:
1030                 /* ignore the name, just look at flags */
1031                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1032                         return -EFAULT;
1033
1034                 ret = 0;
1035                 if ((u & ~MACVTAP_FEATURES) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1036                         ret = -EINVAL;
1037                 else
1038                         q->flags = (q->flags & ~MACVTAP_FEATURES) | u;
1039
1040                 return ret;
1041
1042         case TUNGETIFF:
1043                 rtnl_lock();
1044                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1045                 if (!vlan) {
1046                         rtnl_unlock();
1047                         return -ENOLINK;
1048                 }
1049
1050                 ret = 0;
1051                 u = q->flags;
1052                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1053                     put_user(u, &ifr->ifr_flags))
1054                         ret = -EFAULT;
1055                 macvtap_put_vlan(vlan);
1056                 rtnl_unlock();
1057                 return ret;
1058
1059         case TUNSETQUEUE:
1060                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1061                         return -EFAULT;
1062                 rtnl_lock();
1063                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1064                 rtnl_unlock();
1065                 return ret;
1066
1067         case TUNGETFEATURES:
1068                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | MACVTAP_FEATURES, up))
1069                         return -EFAULT;
1070                 return 0;
1071
1072         case TUNSETSNDBUF:
1073                 if (get_user(s, sp))
1074                         return -EFAULT;
1075
1076                 q->sk.sk_sndbuf = s;
1077                 return 0;
1078
1079         case TUNGETVNETHDRSZ:
1080                 s = q->vnet_hdr_sz;
1081                 if (put_user(s, sp))
1082                         return -EFAULT;
1083                 return 0;
1084
1085         case TUNSETVNETHDRSZ:
1086                 if (get_user(s, sp))
1087                         return -EFAULT;
1088                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1089                         return -EINVAL;
1090
1091                 q->vnet_hdr_sz = s;
1092                 return 0;
1093
1094         case TUNGETVNETLE:
1095                 s = !!(q->flags & MACVTAP_VNET_LE);
1096                 if (put_user(s, sp))
1097                         return -EFAULT;
1098                 return 0;
1099
1100         case TUNSETVNETLE:
1101                 if (get_user(s, sp))
1102                         return -EFAULT;
1103                 if (s)
1104                         q->flags |= MACVTAP_VNET_LE;
1105                 else
1106                         q->flags &= ~MACVTAP_VNET_LE;
1107                 return 0;
1108
1109         case TUNGETVNETBE:
1110                 return macvtap_get_vnet_be(q, sp);
1111
1112         case TUNSETVNETBE:
1113                 return macvtap_set_vnet_be(q, sp);
1114
1115         case TUNSETOFFLOAD:
1116                 /* let the user check for future flags */
1117                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1118                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1119                         return -EINVAL;
1120
1121                 rtnl_lock();
1122                 ret = set_offload(q, arg);
1123                 rtnl_unlock();
1124                 return ret;
1125
1126         case SIOCGIFHWADDR:
1127                 rtnl_lock();
1128                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1129                 if (!vlan) {
1130                         rtnl_unlock();
1131                         return -ENOLINK;
1132                 }
1133                 ret = 0;
1134                 u = vlan->dev->type;
1135                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1136                     copy_to_user(&ifr->ifr_hwaddr.sa_data, vlan->dev->dev_addr, ETH_ALEN) ||
1137                     put_user(u, &ifr->ifr_hwaddr.sa_family))
1138                         ret = -EFAULT;
1139                 macvtap_put_vlan(vlan);
1140                 rtnl_unlock();
1141                 return ret;
1142
1143         case SIOCSIFHWADDR:
1144                 if (copy_from_user(&sa, &ifr->ifr_hwaddr, sizeof(sa)))
1145                         return -EFAULT;
1146                 rtnl_lock();
1147                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1148                 if (!vlan) {
1149                         rtnl_unlock();
1150                         return -ENOLINK;
1151                 }
1152                 ret = dev_set_mac_address(vlan->dev, &sa);
1153                 macvtap_put_vlan(vlan);
1154                 rtnl_unlock();
1155                 return ret;
1156
1157         default:
1158                 return -EINVAL;
1159         }
1160 }
1161
1162 #ifdef CONFIG_COMPAT
1163 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1164                                  unsigned long arg)
1165 {
1166         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1167 }
1168 #endif
1169
1170 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1171         .owner          = THIS_MODULE,
1172         .open           = macvtap_open,
1173         .release        = macvtap_release,
1174         .read_iter      = macvtap_read_iter,
1175         .write_iter     = macvtap_write_iter,
1176         .poll           = macvtap_poll,
1177         .llseek         = no_llseek,
1178         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1179 #ifdef CONFIG_COMPAT
1180         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1181 #endif
1182 };
1183
1184 static int macvtap_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m,
1185                            size_t total_len)
1186 {
1187         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1188         return macvtap_get_user(q, m, &m->msg_iter, m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1189 }
1190
1191 static int macvtap_recvmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m,
1192                            size_t total_len, int flags)
1193 {
1194         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1195         int ret;
1196         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1197                 return -EINVAL;
1198         ret = macvtap_do_read(q, &m->msg_iter, flags & MSG_DONTWAIT);
1199         if (ret > total_len) {
1200                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1201                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1202         }
1203         return ret;
1204 }
1205
1206 static int macvtap_peek_len(struct socket *sock)
1207 {
1208         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue,
1209                                                sock);
1210         return skb_array_peek_len(&q->skb_array);
1211 }
1212
1213 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1214 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1215         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1216         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1217         .peek_len = macvtap_peek_len,
1218 };
1219
1220 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1221  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1222  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1223  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1224 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1225 {
1226         struct macvtap_queue *q;
1227         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1228                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1229         q = file->private_data;
1230         if (!q)
1231                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1232         return &q->sock;
1233 }
1234 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1235
1236 static int macvtap_queue_resize(struct macvlan_dev *vlan)
1237 {
1238         struct net_device *dev = vlan->dev;
1239         struct macvtap_queue *q;
1240         struct skb_array **arrays;
1241         int n = vlan->numqueues;
1242         int ret, i = 0;
1243
1244         arrays = kmalloc(sizeof *arrays * n, GFP_KERNEL);
1245         if (!arrays)
1246                 return -ENOMEM;
1247
1248         list_for_each_entry(q, &vlan->queue_list, next)
1249                 arrays[i++] = &q->skb_array;
1250
1251         ret = skb_array_resize_multiple(arrays, n,
1252                                         dev->tx_queue_len, GFP_KERNEL);
1253
1254         kfree(arrays);
1255         return ret;
1256 }
1257
1258 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1259                                 unsigned long event, void *ptr)
1260 {
1261         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1262         struct macvlan_dev *vlan;
1263         struct device *classdev;
1264         dev_t devt;
1265         int err;
1266         char tap_name[IFNAMSIZ];
1267
1268         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1269                 return NOTIFY_DONE;
1270
1271         snprintf(tap_name, IFNAMSIZ, "tap%d", dev->ifindex);
1272         vlan = netdev_priv(dev);
1273
1274         switch (event) {
1275         case NETDEV_REGISTER:
1276                 /* Create the device node here after the network device has
1277                  * been registered but before register_netdevice has
1278                  * finished running.
1279                  */
1280                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1281                 if (err)
1282                         return notifier_from_errno(err);
1283
1284                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1285                 classdev = device_create(&macvtap_class, &dev->dev, devt,
1286                                          dev, tap_name);
1287                 if (IS_ERR(classdev)) {
1288                         macvtap_free_minor(vlan);
1289                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1290                 }
1291                 err = sysfs_create_link(&dev->dev.kobj, &classdev->kobj,
1292                                         tap_name);
1293                 if (err)
1294                         return notifier_from_errno(err);
1295                 break;
1296         case NETDEV_UNREGISTER:
1297                 /* vlan->minor == 0 if NETDEV_REGISTER above failed */
1298                 if (vlan->minor == 0)
1299                         break;
1300                 sysfs_remove_link(&dev->dev.kobj, tap_name);
1301                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1302                 device_destroy(&macvtap_class, devt);
1303                 macvtap_free_minor(vlan);
1304                 break;
1305         case NETDEV_CHANGE_TX_QUEUE_LEN:
1306                 if (macvtap_queue_resize(vlan))
1307                         return NOTIFY_BAD;
1308                 break;
1309         }
1310
1311         return NOTIFY_DONE;
1312 }
1313
1314 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1315         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1316 };
1317
1318 static int macvtap_init(void)
1319 {
1320         int err;
1321
1322         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1323                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1324         if (err)
1325                 goto out1;
1326
1327         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1328         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1329         if (err)
1330                 goto out2;
1331
1332         err = class_register(&macvtap_class);
1333         if (err)
1334                 goto out3;
1335
1336         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1337         if (err)
1338                 goto out4;
1339
1340         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1341         if (err)
1342                 goto out5;
1343
1344         return 0;
1345
1346 out5:
1347         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1348 out4:
1349         class_unregister(&macvtap_class);
1350 out3:
1351         cdev_del(&macvtap_cdev);
1352 out2:
1353         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1354 out1:
1355         return err;
1356 }
1357 module_init(macvtap_init);
1358
1359 static void macvtap_exit(void)
1360 {
1361         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1362         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1363         class_unregister(&macvtap_class);
1364         cdev_del(&macvtap_cdev);
1365         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1366         idr_destroy(&minor_idr);
1367 }
1368 module_exit(macvtap_exit);
1369
1370 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1371 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1372 MODULE_LICENSE("GPL");