drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/wait.h>
  15 #include <linux/cdev.h>
  16 #include <linux/idr.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18
  19 #include <net/ipv6.h>
  20 #include <net/net_namespace.h>
  21 #include <net/rtnetlink.h>
  22 #include <net/sock.h>
  23 #include <linux/virtio_net.h>
  24
  25 /*
  26  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  27  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  28  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  29  * implemented in hardware on the underlying device.
  30  *
  31  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  32  * mechanism.
  33  *
  34  */
  35 struct macvtap_queue {
  36         struct sock sk;
  37         struct socket sock;
  38         struct socket_wq wq;
  39         int vnet_hdr_sz;
  40         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  41         struct file *file;
  42         unsigned int flags;
  43         u16 queue_index;
  44         bool enabled;
  45         struct list_head next;
  46 };
  47
  48 #define MACVTAP_FEATURES (IFF_VNET_HDR | IFF_VNET_LE | IFF_MULTI_QUEUE)
  49
  50 static inline u16 macvtap16_to_cpu(struct macvtap_queue *q, __virtio16 val)
  51 {
  52         return __virtio16_to_cpu(q->flags & IFF_VNET_LE, val);
  53 }
  54
  55 static inline __virtio16 cpu_to_macvtap16(struct macvtap_queue *q, u16 val)
  56 {
  57         return __cpu_to_virtio16(q->flags & IFF_VNET_LE, val);
  58 }
  59
  60 static struct proto macvtap_proto = {
  61         .name = "macvtap",
  62         .owner = THIS_MODULE,
  63         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  64 };
  65
  66 /*
  67  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  68  */
  69 static dev_t macvtap_major;
  70 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  71 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  72 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  73
  74 #define GOODCOPY_LEN 128
  75 static struct class *macvtap_class;
  76 static struct cdev macvtap_cdev;
  77
  78 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  79
  80 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  81                       NETIF_F_TSO6)
  82 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  83 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
  84
  85 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
  86 {
  87         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
  88 }
  89
  90 /*
  91  * RCU usage:
  92  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  93  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  94  * or rtnl is held.
  95  *
  96  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  97  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  98  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  99  * macvtap_get_queue() fails.
 100  *
 101  * There may still be references to the struct sock inside of the
 102  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
 103  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
 104  * when both our references and any pending SKBs are gone.
 105  */
 106
 107 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 108                                 struct macvtap_queue *q)
 109 {
 110         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 111         int err = -EINVAL;
 112
 113         ASSERT_RTNL();
 114
 115         if (q->enabled)
 116                 goto out;
 117
 118         err = 0;
 119         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 120         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 121         q->enabled = true;
 122
 123         vlan->numvtaps++;
 124 out:
 125         return err;
 126 }
 127
 128 /* Requires RTNL */
 129 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 130                              struct macvtap_queue *q)
 131 {
 132         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 133
 134         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 135                 return -EBUSY;
 136
 137         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 138         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 139         sock_hold(&q->sk);
 140
 141         q->file = file;
 142         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 143         q->enabled = true;
 144         file->private_data = q;
 145         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 146
 147         vlan->numvtaps++;
 148         vlan->numqueues++;
 149
 150         return 0;
 151 }
 152
 153 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 154 {
 155         struct macvlan_dev *vlan;
 156         struct macvtap_queue *nq;
 157
 158         ASSERT_RTNL();
 159         if (!q->enabled)
 160                 return -EINVAL;
 161
 162         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 163
 164         if (vlan) {
 165                 int index = q->queue_index;
 166                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 167                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 168                 nq->queue_index = index;
 169
 170                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 171                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 172                 q->enabled = false;
 173
 174                 vlan->numvtaps--;
 175         }
 176
 177         return 0;
 178 }
 179
 180 /*
 181  * The file owning the queue got closed, give up both
 182  * the reference that the files holds as well as the
 183  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 184  *
 185  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 186  * to the queue again after destroying it.
 187  */
 188 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 189 {
 190         struct macvlan_dev *vlan;
 191
 192         rtnl_lock();
 193         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 194
 195         if (vlan) {
 196                 if (q->enabled)
 197                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 198
 199                 vlan->numqueues--;
 200                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 201                 sock_put(&q->sk);
 202                 list_del_init(&q->next);
 203         }
 204
 205         rtnl_unlock();
 206
 207         synchronize_rcu();
 208         sock_put(&q->sk);
 209 }
 210
 211 /*
 212  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 213  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 214  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 215  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 216  * of this function.
 217  */
 218 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 219                                                struct sk_buff *skb)
 220 {
 221         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 222         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 223         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 224          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 225          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 226          * racing against queue removal.
 227          */
 228         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 229         __u32 rxq;
 230
 231         if (!numvtaps)
 232                 goto out;
 233
 234         /* Check if we can use flow to select a queue */
 235         rxq = skb_get_hash(skb);
 236         if (rxq) {
 237                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 238                 goto out;
 239         }
 240
 241         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 242                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 243
 244                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 245                         rxq -= numvtaps;
 246
 247                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 248                 goto out;
 249         }
 250
 251         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 252 out:
 253         return tap;
 254 }
 255
 256 /*
 257  * The net_device is going away, give up the reference
 258  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 259  * from the queues to NULL.
 260  */
 261 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 262 {
 263         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 264         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 265         int i, j = 0;
 266
 267         ASSERT_RTNL();
 268         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 269                 list_del_init(&q->next);
 270                 qlist[j++] = q;
 271                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 272                 if (q->enabled)
 273                         vlan->numvtaps--;
 274                 vlan->numqueues--;
 275         }
 276         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 277                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 278         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 279         BUG_ON(vlan->numqueues);
 280         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 281         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 282
 283         for (--j; j >= 0; j--)
 284                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 285 }
 286
 287 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
 288 {
 289         struct sk_buff *skb = *pskb;
 290         struct net_device *dev = skb->dev;
 291         struct macvlan_dev *vlan;
 292         struct macvtap_queue *q;
 293         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
 294
 295         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
 296         if (!vlan)
 297                 return RX_HANDLER_PASS;
 298
 299         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 300         if (!q)
 301                 return RX_HANDLER_PASS;
 302
 303         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 304                 goto drop;
 305
 306         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 307
 308         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
 309          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
 310          * enabled.
 311          */
 312         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
 313                 features |= vlan->tap_features;
 314         if (netif_needs_gso(dev, skb, features)) {
 315                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
 316
 317                 if (IS_ERR(segs))
 318                         goto drop;
 319
 320                 if (!segs) {
 321                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 322                         goto wake_up;
 323                 }
 324
 325                 kfree_skb(skb);
 326                 while (segs) {
 327                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
 328
 329                         segs->next = NULL;
 330                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
 331                         segs = nskb;
 332                 }
 333         } else {
 334                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
 335                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
 336                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
 337                  *        check, we either support them all or none.
 338                  */
 339                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 340                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
 341                     skb_checksum_help(skb))
 342                         goto drop;
 343                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 344         }
 345
 346 wake_up:
 347         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 348         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 349
 350 drop:
 351         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
 352         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
 353         kfree_skb(skb);
 354         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 355 }
 356
 357 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 358 {
 359         int retval = -ENOMEM;
 360
 361         mutex_lock(&minor_lock);
 362         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 363         if (retval >= 0) {
 364                 vlan->minor = retval;
 365         } else if (retval == -ENOSPC) {
 366                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 367                 retval = -EINVAL;
 368         }
 369         mutex_unlock(&minor_lock);
 370         return retval < 0 ? retval : 0;
 371 }
 372
 373 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 374 {
 375         mutex_lock(&minor_lock);
 376         if (vlan->minor) {
 377                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 378                 vlan->minor = 0;
 379         }
 380         mutex_unlock(&minor_lock);
 381 }
 382
 383 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 384 {
 385         struct net_device *dev = NULL;
 386         struct macvlan_dev *vlan;
 387
 388         mutex_lock(&minor_lock);
 389         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 390         if (vlan) {
 391                 dev = vlan->dev;
 392                 dev_hold(dev);
 393         }
 394         mutex_unlock(&minor_lock);
 395         return dev;
 396 }
 397
 398 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 399                            struct net_device *dev,
 400                            struct nlattr *tb[],
 401                            struct nlattr *data[])
 402 {
 403         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 404         int err;
 405
 406         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 407
 408         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 409          * tap support all offloads also.
 410          */
 411         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 412
 413         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
 414         if (err)
 415                 return err;
 416
 417         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 418          * because we can't undo what it does.
 419          */
 420         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
 421 }
 422
 423 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 424                             struct list_head *head)
 425 {
 426         netdev_rx_handler_unregister(dev);
 427         macvtap_del_queues(dev);
 428         macvlan_dellink(dev, head);
 429 }
 430
 431 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 432 {
 433         macvlan_common_setup(dev);
 434         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 435 }
 436
 437 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 438         .kind           = "macvtap",
 439         .setup          = macvtap_setup,
 440         .newlink        = macvtap_newlink,
 441         .dellink        = macvtap_dellink,
 442 };
 443
 444
 445 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 446 {
 447         wait_queue_head_t *wqueue;
 448
 449         if (!sock_writeable(sk) ||
 450             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 451                 return;
 452
 453         wqueue = sk_sleep(sk);
 454         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 455                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 456 }
 457
 458 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 459 {
 460         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 461 }
 462
 463 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 464 {
 465         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 466         struct net_device *dev;
 467         struct macvtap_queue *q;
 468         int err = -ENODEV;
 469
 470         rtnl_lock();
 471         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 472         if (!dev)
 473                 goto out;
 474
 475         err = -ENOMEM;
 476         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 477                                              &macvtap_proto);
 478         if (!q)
 479                 goto out;
 480
 481         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 482         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 483         q->sock.type = SOCK_RAW;
 484         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 485         q->sock.file = file;
 486         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 487         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 488         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 489         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 490         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 491         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 492
 493         /*
 494          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 495          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 496          *
 497          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 498          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 499          */
 500         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 501                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 502
 503         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 504         if (err)
 505                 sock_put(&q->sk);
 506
 507 out:
 508         if (dev)
 509                 dev_put(dev);
 510
 511         rtnl_unlock();
 512         return err;
 513 }
 514
 515 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 516 {
 517         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 518         macvtap_put_queue(q);
 519         return 0;
 520 }
 521
 522 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 523 {
 524         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 525         unsigned int mask = POLLERR;
 526
 527         if (!q)
 528                 goto out;
 529
 530         mask = 0;
 531         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 532
 533         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 534                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 535
 536         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 537             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 538              sock_writeable(&q->sk)))
 539                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 540
 541 out:
 542         return mask;
 543 }
 544
 545 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 546                                                 size_t len, size_t linear,
 547                                                 int noblock, int *err)
 548 {
 549         struct sk_buff *skb;
 550
 551         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 552         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 553                 linear = len;
 554
 555         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 556                                    err, 0);
 557         if (!skb)
 558                 return NULL;
 559
 560         skb_reserve(skb, prepad);
 561         skb_put(skb, linear);
 562         skb->data_len = len - linear;
 563         skb->len += len - linear;
 564
 565         return skb;
 566 }
 567
 568 /*
 569  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 570  * be shared with the tun/tap driver.
 571  */
 572 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 573                                      struct sk_buff *skb,
 574                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 575 {
 576         unsigned short gso_type = 0;
 577         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 578                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 579                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 580                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 581                         break;
 582                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 583                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 584                         break;
 585                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 586                         pr_warn_once("macvtap: %s: using disabled UFO feature; please fix this program\n",
 587                                      current->comm);
 588                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 589                         if (skb->protocol == htons(ETH_P_IPV6))
 590                                 ipv6_proxy_select_ident(skb);
 591                         break;
 592                 default:
 593                         return -EINVAL;
 594                 }
 595
 596                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 597                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 598
 599                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 600                         return -EINVAL;
 601         }
 602
 603         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 604                 if (!skb_partial_csum_set(skb, macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_start),
 605                                           macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_offset)))
 606                         return -EINVAL;
 607         }
 608
 609         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 610                 skb_shinfo(skb)->gso_size = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->gso_size);
 611                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 612
 613                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 614                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 615                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 616         }
 617         return 0;
 618 }
 619
 620 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 621                                     const struct sk_buff *skb,
 622                                     struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 623 {
 624         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 625
 626         if (skb_is_gso(skb)) {
 627                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 628
 629                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 630                 vnet_hdr->hdr_len = cpu_to_macvtap16(q, skb_headlen(skb));
 631                 vnet_hdr->gso_size = cpu_to_macvtap16(q, sinfo->gso_size);
 632                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 633                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 634                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 635                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 636                 else
 637                         BUG();
 638                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 639                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 640         } else
 641                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 642
 643         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 644                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 645                 if (vlan_tx_tag_present(skb))
 646                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 647                                 skb_checksum_start_offset(skb) + VLAN_HLEN);
 648                 else
 649                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 650                                 skb_checksum_start_offset(skb));
 651                 vnet_hdr->csum_offset = cpu_to_macvtap16(q, skb->csum_offset);
 652         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 653                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 654         } /* else everything is zero */
 655 }
 656
 657 /* Get packet from user space buffer */
 658 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 659                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 660                                 size_t count, int noblock)
 661 {
 662         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(NET_IP_ALIGN);
 663         struct sk_buff *skb;
 664         struct macvlan_dev *vlan;
 665         unsigned long len = total_len;
 666         int err;
 667         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 668         int vnet_hdr_len = 0;
 669         int copylen = 0;
 670         bool zerocopy = false;
 671         size_t linear;
 672
 673         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 674                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 675
 676                 err = -EINVAL;
 677                 if (len < vnet_hdr_len)
 678                         goto err;
 679                 len -= vnet_hdr_len;
 680
 681                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 682                                            sizeof(vnet_hdr));
 683                 if (err < 0)
 684                         goto err;
 685                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 686                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 687                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2 >
 688                              macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len))
 689                         vnet_hdr.hdr_len = cpu_to_macvtap16(q,
 690                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 691                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2);
 692                 err = -EINVAL;
 693                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > len)
 694                         goto err;
 695         }
 696
 697         err = -EINVAL;
 698         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 699                 goto err;
 700
 701         err = -EMSGSIZE;
 702         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 703                 goto err;
 704
 705         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 706                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ?
 707                         macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) : GOODCOPY_LEN;
 708                 if (copylen > good_linear)
 709                         copylen = good_linear;
 710                 linear = copylen;
 711                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
 712                     <= MAX_SKB_FRAGS)
 713                         zerocopy = true;
 714         }
 715
 716         if (!zerocopy) {
 717                 copylen = len;
 718                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > good_linear)
 719                         linear = good_linear;
 720                 else
 721                         linear = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len);
 722         }
 723
 724         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 725                                 linear, noblock, &err);
 726         if (!skb)
 727                 goto err;
 728
 729         if (zerocopy)
 730                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 731         else {
 732                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 733                                                    len);
 734                 if (!err && m && m->msg_control) {
 735                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 736                         uarg->callback(uarg, false);
 737                 }
 738         }
 739
 740         if (err)
 741                 goto err_kfree;
 742
 743         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 744         skb_reset_mac_header(skb);
 745         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 746
 747         if (vnet_hdr_len) {
 748                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 749                 if (err)
 750                         goto err_kfree;
 751         }
 752
 753         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 754
 755         rcu_read_lock();
 756         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 757         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 758         if (zerocopy) {
 759                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 760                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 761                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 762         }
 763         if (vlan) {
 764                 skb->dev = vlan->dev;
 765                 dev_queue_xmit(skb);
 766         } else {
 767                 kfree_skb(skb);
 768         }
 769         rcu_read_unlock();
 770
 771         return total_len;
 772
 773 err_kfree:
 774         kfree_skb(skb);
 775
 776 err:
 777         rcu_read_lock();
 778         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 779         if (vlan)
 780                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
 781         rcu_read_unlock();
 782
 783         return err;
 784 }
 785
 786 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 787                                  unsigned long count, loff_t pos)
 788 {
 789         struct file *file = iocb->ki_filp;
 790         ssize_t result = -ENOLINK;
 791         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 792
 793         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 794                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 795         return result;
 796 }
 797
 798 /* Put packet to the user space buffer */
 799 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 800                                 const struct sk_buff *skb,
 801                                 const struct iovec *iv, int len)
 802 {
 803         int ret;
 804         int vnet_hdr_len = 0;
 805         int vlan_offset = 0;
 806         int copied, total;
 807
 808         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 809                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 810                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 811                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 812                         return -EINVAL;
 813
 814                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 815
 816                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 817                         return -EFAULT;
 818         }
 819         total = copied = vnet_hdr_len;
 820         total += skb->len;
 821
 822         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 823                 len = min_t(int, skb->len, len);
 824         else {
 825                 int copy;
 826                 struct {
 827                         __be16 h_vlan_proto;
 828                         __be16 h_vlan_TCI;
 829                 } veth;
 830                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 831                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 832
 833                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 834                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 835                 total += VLAN_HLEN;
 836
 837                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 838                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 839                 len -= copy;
 840                 copied += copy;
 841                 if (ret || !len)
 842                         goto done;
 843
 844                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 845                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 846                 len -= copy;
 847                 copied += copy;
 848                 if (ret || !len)
 849                         goto done;
 850         }
 851
 852         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 853
 854 done:
 855         return ret ? ret : total;
 856 }
 857
 858 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
 859                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 860                                int noblock)
 861 {
 862         DEFINE_WAIT(wait);
 863         struct sk_buff *skb;
 864         ssize_t ret = 0;
 865
 866         while (len) {
 867                 if (!noblock)
 868                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 869                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 870
 871                 /* Read frames from the queue */
 872                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 873                 if (!skb) {
 874                         if (noblock) {
 875                                 ret = -EAGAIN;
 876                                 break;
 877                         }
 878                         if (signal_pending(current)) {
 879                                 ret = -ERESTARTSYS;
 880                                 break;
 881                         }
 882                         /* Nothing to read, let's sleep */
 883                         schedule();
 884                         continue;
 885                 }
 886                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 887                 kfree_skb(skb);
 888                 break;
 889         }
 890
 891         if (!noblock)
 892                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 893         return ret;
 894 }
 895
 896 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 897                                 unsigned long count, loff_t pos)
 898 {
 899         struct file *file = iocb->ki_filp;
 900         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 901         ssize_t len, ret = 0;
 902
 903         len = iov_length(iv, count);
 904         if (len < 0) {
 905                 ret = -EINVAL;
 906                 goto out;
 907         }
 908
 909         ret = macvtap_do_read(q, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 910         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 911         if (ret > 0)
 912                 iocb->ki_pos = ret;
 913 out:
 914         return ret;
 915 }
 916
 917 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 918 {
 919         struct macvlan_dev *vlan;
 920
 921         ASSERT_RTNL();
 922         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 923         if (vlan)
 924                 dev_hold(vlan->dev);
 925
 926         return vlan;
 927 }
 928
 929 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 930 {
 931         dev_put(vlan->dev);
 932 }
 933
 934 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 935 {
 936         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 937         struct macvlan_dev *vlan;
 938         int ret;
 939
 940         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 941         if (!vlan)
 942                 return -EINVAL;
 943
 944         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 945                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 946         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 947                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 948         else
 949                 ret = -EINVAL;
 950
 951         macvtap_put_vlan(vlan);
 952         return ret;
 953 }
 954
 955 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 956 {
 957         struct macvlan_dev *vlan;
 958         netdev_features_t features;
 959         netdev_features_t feature_mask = 0;
 960
 961         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 962         if (!vlan)
 963                 return -ENOLINK;
 964
 965         features = vlan->dev->features;
 966
 967         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 968                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 969
 970                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 971                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 972                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 973                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 974                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 975                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 976                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 977                 }
 978         }
 979
 980         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 981          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 982          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 983          * does not support TSO.
 984          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 985          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 986          * user-space will not receive TSO frames.
 987          */
 988         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6))
 989                 features |= RX_OFFLOADS;
 990         else
 991                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 992
 993         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 994          * reflect user expectations.
 995          */
 996         vlan->tap_features = feature_mask;
 997         vlan->set_features = features;
 998         netdev_update_features(vlan->dev);
 999
1000         return 0;
1001 }
1002
1003 /*
1004  * provide compatibility with generic tun/tap interface
1005  */
1006 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1007                           unsigned long arg)
1008 {
1009         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1010         struct macvlan_dev *vlan;
1011         void __user *argp = (void __user *)arg;
1012         struct ifreq __user *ifr = argp;
1013         unsigned int __user *up = argp;
1014         unsigned int u;
1015         int __user *sp = argp;
1016         int s;
1017         int ret;
1018
1019         switch (cmd) {
1020         case TUNSETIFF:
1021                 /* ignore the name, just look at flags */
1022                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1023                         return -EFAULT;
1024
1025                 ret = 0;
1026                 if ((u & ~MACVTAP_FEATURES) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1027                         ret = -EINVAL;
1028                 else
1029                         q->flags = u;
1030
1031                 return ret;
1032
1033         case TUNGETIFF:
1034                 rtnl_lock();
1035                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1036                 if (!vlan) {
1037                         rtnl_unlock();
1038                         return -ENOLINK;
1039                 }
1040
1041                 ret = 0;
1042                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1043                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1044                         ret = -EFAULT;
1045                 macvtap_put_vlan(vlan);
1046                 rtnl_unlock();
1047                 return ret;
1048
1049         case TUNSETQUEUE:
1050                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1051                         return -EFAULT;
1052                 rtnl_lock();
1053                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1054                 rtnl_unlock();
1055                 return ret;
1056
1057         case TUNGETFEATURES:
1058                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | MACVTAP_FEATURES, up))
1059                         return -EFAULT;
1060                 return 0;
1061
1062         case TUNSETSNDBUF:
1063                 if (get_user(u, up))
1064                         return -EFAULT;
1065
1066                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1067                 return 0;
1068
1069         case TUNGETVNETHDRSZ:
1070                 s = q->vnet_hdr_sz;
1071                 if (put_user(s, sp))
1072                         return -EFAULT;
1073                 return 0;
1074
1075         case TUNSETVNETHDRSZ:
1076                 if (get_user(s, sp))
1077                         return -EFAULT;
1078                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1079                         return -EINVAL;
1080
1081                 q->vnet_hdr_sz = s;
1082                 return 0;
1083
1084         case TUNSETOFFLOAD:
1085                 /* let the user check for future flags */
1086                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1087                             TUN_F_TSO_ECN))
1088                         return -EINVAL;
1089
1090                 rtnl_lock();
1091                 ret = set_offload(q, arg);
1092                 rtnl_unlock();
1093                 return ret;
1094
1095         default:
1096                 return -EINVAL;
1097         }
1098 }
1099
1100 #ifdef CONFIG_COMPAT
1101 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1102                                  unsigned long arg)
1103 {
1104         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1105 }
1106 #endif
1107
1108 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1109         .owner          = THIS_MODULE,
1110         .open           = macvtap_open,
1111         .release        = macvtap_release,
1112         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1113         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1114         .poll           = macvtap_poll,
1115         .llseek         = no_llseek,
1116         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1117 #ifdef CONFIG_COMPAT
1118         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1119 #endif
1120 };
1121
1122 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1123                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1124 {
1125         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1126         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1127                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1128 }
1129
1130 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1131                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1132                            int flags)
1133 {
1134         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1135         int ret;
1136         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1137                 return -EINVAL;
1138         ret = macvtap_do_read(q, m->msg_iov, total_len,
1139                           flags & MSG_DONTWAIT);
1140         if (ret > total_len) {
1141                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1142                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1143         }
1144         return ret;
1145 }
1146
1147 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1148 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1149         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1150         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1151 };
1152
1153 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1154  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1155  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1156  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1157 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1158 {
1159         struct macvtap_queue *q;
1160         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1161                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1162         q = file->private_data;
1163         if (!q)
1164                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1165         return &q->sock;
1166 }
1167 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1168
1169 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1170                                 unsigned long event, void *ptr)
1171 {
1172         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1173         struct macvlan_dev *vlan;
1174         struct device *classdev;
1175         dev_t devt;
1176         int err;
1177
1178         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1179                 return NOTIFY_DONE;
1180
1181         vlan = netdev_priv(dev);
1182
1183         switch (event) {
1184         case NETDEV_REGISTER:
1185                 /* Create the device node here after the network device has
1186                  * been registered but before register_netdevice has
1187                  * finished running.
1188                  */
1189                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1190                 if (err)
1191                         return notifier_from_errno(err);
1192
1193                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1194                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1195                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1196                 if (IS_ERR(classdev)) {
1197                         macvtap_free_minor(vlan);
1198                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1199                 }
1200                 break;
1201         case NETDEV_UNREGISTER:
1202                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1203                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1204                 macvtap_free_minor(vlan);
1205                 break;
1206         }
1207
1208         return NOTIFY_DONE;
1209 }
1210
1211 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1212         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1213 };
1214
1215 static int macvtap_init(void)
1216 {
1217         int err;
1218
1219         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1220                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1221         if (err)
1222                 goto out1;
1223
1224         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1225         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1226         if (err)
1227                 goto out2;
1228
1229         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1230         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1231                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1232                 goto out3;
1233         }
1234
1235         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1236         if (err)
1237                 goto out4;
1238
1239         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1240         if (err)
1241                 goto out5;
1242
1243         return 0;
1244
1245 out5:
1246         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1247 out4:
1248         class_unregister(macvtap_class);
1249 out3:
1250         cdev_del(&macvtap_cdev);
1251 out2:
1252         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1253 out1:
1254         return err;
1255 }
1256 module_init(macvtap_init);
1257
1258 static void macvtap_exit(void)
1259 {
1260         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1261         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1262         class_unregister(macvtap_class);
1263         cdev_del(&macvtap_cdev);
1264         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1265 }
1266 module_exit(macvtap_exit);
1267
1268 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1269 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1270 MODULE_LICENSE("GPL");