Merge tag 'gcc-plugins-v4.9-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[cascardo/linux.git] / drivers / net / vrf.c
1 /*
2  * vrf.c: device driver to encapsulate a VRF space
3  *
4  * Copyright (c) 2015 Cumulus Networks. All rights reserved.
5  * Copyright (c) 2015 Shrijeet Mukherjee <shm@cumulusnetworks.com>
6  * Copyright (c) 2015 David Ahern <dsa@cumulusnetworks.com>
7  *
8  * Based on dummy, team and ipvlan drivers
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  */
15
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/netdevice.h>
19 #include <linux/etherdevice.h>
20 #include <linux/ip.h>
21 #include <linux/init.h>
22 #include <linux/moduleparam.h>
23 #include <linux/netfilter.h>
24 #include <linux/rtnetlink.h>
25 #include <net/rtnetlink.h>
26 #include <linux/u64_stats_sync.h>
27 #include <linux/hashtable.h>
28
29 #include <linux/inetdevice.h>
30 #include <net/arp.h>
31 #include <net/ip.h>
32 #include <net/ip_fib.h>
33 #include <net/ip6_fib.h>
34 #include <net/ip6_route.h>
35 #include <net/route.h>
36 #include <net/addrconf.h>
37 #include <net/l3mdev.h>
38 #include <net/fib_rules.h>
39
40 #define DRV_NAME        "vrf"
41 #define DRV_VERSION     "1.0"
42
43 #define FIB_RULE_PREF  1000       /* default preference for FIB rules */
44 static bool add_fib_rules = true;
45
46 struct net_vrf {
47         struct rtable __rcu     *rth;
48         struct rtable __rcu     *rth_local;
49         struct rt6_info __rcu   *rt6;
50         struct rt6_info __rcu   *rt6_local;
51         u32                     tb_id;
52 };
53
54 struct pcpu_dstats {
55         u64                     tx_pkts;
56         u64                     tx_bytes;
57         u64                     tx_drps;
58         u64                     rx_pkts;
59         u64                     rx_bytes;
60         u64                     rx_drps;
61         struct u64_stats_sync   syncp;
62 };
63
64 static void vrf_rx_stats(struct net_device *dev, int len)
65 {
66         struct pcpu_dstats *dstats = this_cpu_ptr(dev->dstats);
67
68         u64_stats_update_begin(&dstats->syncp);
69         dstats->rx_pkts++;
70         dstats->rx_bytes += len;
71         u64_stats_update_end(&dstats->syncp);
72 }
73
74 static void vrf_tx_error(struct net_device *vrf_dev, struct sk_buff *skb)
75 {
76         vrf_dev->stats.tx_errors++;
77         kfree_skb(skb);
78 }
79
80 static struct rtnl_link_stats64 *vrf_get_stats64(struct net_device *dev,
81                                                  struct rtnl_link_stats64 *stats)
82 {
83         int i;
84
85         for_each_possible_cpu(i) {
86                 const struct pcpu_dstats *dstats;
87                 u64 tbytes, tpkts, tdrops, rbytes, rpkts;
88                 unsigned int start;
89
90                 dstats = per_cpu_ptr(dev->dstats, i);
91                 do {
92                         start = u64_stats_fetch_begin_irq(&dstats->syncp);
93                         tbytes = dstats->tx_bytes;
94                         tpkts = dstats->tx_pkts;
95                         tdrops = dstats->tx_drps;
96                         rbytes = dstats->rx_bytes;
97                         rpkts = dstats->rx_pkts;
98                 } while (u64_stats_fetch_retry_irq(&dstats->syncp, start));
99                 stats->tx_bytes += tbytes;
100                 stats->tx_packets += tpkts;
101                 stats->tx_dropped += tdrops;
102                 stats->rx_bytes += rbytes;
103                 stats->rx_packets += rpkts;
104         }
105         return stats;
106 }
107
108 /* Local traffic destined to local address. Reinsert the packet to rx
109  * path, similar to loopback handling.
110  */
111 static int vrf_local_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev,
112                           struct dst_entry *dst)
113 {
114         int len = skb->len;
115
116         skb_orphan(skb);
117
118         skb_dst_set(skb, dst);
119         skb_dst_force(skb);
120
121         /* set pkt_type to avoid skb hitting packet taps twice -
122          * once on Tx and again in Rx processing
123          */
124         skb->pkt_type = PACKET_LOOPBACK;
125
126         skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
127
128         if (likely(netif_rx(skb) == NET_RX_SUCCESS))
129                 vrf_rx_stats(dev, len);
130         else
131                 this_cpu_inc(dev->dstats->rx_drps);
132
133         return NETDEV_TX_OK;
134 }
135
136 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
137 static int vrf_ip6_local_out(struct net *net, struct sock *sk,
138                              struct sk_buff *skb)
139 {
140         int err;
141
142         err = nf_hook(NFPROTO_IPV6, NF_INET_LOCAL_OUT, net,
143                       sk, skb, NULL, skb_dst(skb)->dev, dst_output);
144
145         if (likely(err == 1))
146                 err = dst_output(net, sk, skb);
147
148         return err;
149 }
150
151 static netdev_tx_t vrf_process_v6_outbound(struct sk_buff *skb,
152                                            struct net_device *dev)
153 {
154         const struct ipv6hdr *iph = ipv6_hdr(skb);
155         struct net *net = dev_net(skb->dev);
156         struct flowi6 fl6 = {
157                 /* needed to match OIF rule */
158                 .flowi6_oif = dev->ifindex,
159                 .flowi6_iif = LOOPBACK_IFINDEX,
160                 .daddr = iph->daddr,
161                 .saddr = iph->saddr,
162                 .flowlabel = ip6_flowinfo(iph),
163                 .flowi6_mark = skb->mark,
164                 .flowi6_proto = iph->nexthdr,
165                 .flowi6_flags = FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF,
166         };
167         int ret = NET_XMIT_DROP;
168         struct dst_entry *dst;
169         struct dst_entry *dst_null = &net->ipv6.ip6_null_entry->dst;
170
171         dst = ip6_route_output(net, NULL, &fl6);
172         if (dst == dst_null)
173                 goto err;
174
175         skb_dst_drop(skb);
176
177         /* if dst.dev is loopback or the VRF device again this is locally
178          * originated traffic destined to a local address. Short circuit
179          * to Rx path using our local dst
180          */
181         if (dst->dev == net->loopback_dev || dst->dev == dev) {
182                 struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
183                 struct rt6_info *rt6_local;
184
185                 /* release looked up dst and use cached local dst */
186                 dst_release(dst);
187
188                 rcu_read_lock();
189
190                 rt6_local = rcu_dereference(vrf->rt6_local);
191                 if (unlikely(!rt6_local)) {
192                         rcu_read_unlock();
193                         goto err;
194                 }
195
196                 /* Ordering issue: cached local dst is created on newlink
197                  * before the IPv6 initialization. Using the local dst
198                  * requires rt6i_idev to be set so make sure it is.
199                  */
200                 if (unlikely(!rt6_local->rt6i_idev)) {
201                         rt6_local->rt6i_idev = in6_dev_get(dev);
202                         if (!rt6_local->rt6i_idev) {
203                                 rcu_read_unlock();
204                                 goto err;
205                         }
206                 }
207
208                 dst = &rt6_local->dst;
209                 dst_hold(dst);
210
211                 rcu_read_unlock();
212
213                 return vrf_local_xmit(skb, dev, &rt6_local->dst);
214         }
215
216         skb_dst_set(skb, dst);
217
218         /* strip the ethernet header added for pass through VRF device */
219         __skb_pull(skb, skb_network_offset(skb));
220
221         ret = vrf_ip6_local_out(net, skb->sk, skb);
222         if (unlikely(net_xmit_eval(ret)))
223                 dev->stats.tx_errors++;
224         else
225                 ret = NET_XMIT_SUCCESS;
226
227         return ret;
228 err:
229         vrf_tx_error(dev, skb);
230         return NET_XMIT_DROP;
231 }
232 #else
233 static netdev_tx_t vrf_process_v6_outbound(struct sk_buff *skb,
234                                            struct net_device *dev)
235 {
236         vrf_tx_error(dev, skb);
237         return NET_XMIT_DROP;
238 }
239 #endif
240
241 /* based on ip_local_out; can't use it b/c the dst is switched pointing to us */
242 static int vrf_ip_local_out(struct net *net, struct sock *sk,
243                             struct sk_buff *skb)
244 {
245         int err;
246
247         err = nf_hook(NFPROTO_IPV4, NF_INET_LOCAL_OUT, net, sk,
248                       skb, NULL, skb_dst(skb)->dev, dst_output);
249         if (likely(err == 1))
250                 err = dst_output(net, sk, skb);
251
252         return err;
253 }
254
255 static netdev_tx_t vrf_process_v4_outbound(struct sk_buff *skb,
256                                            struct net_device *vrf_dev)
257 {
258         struct iphdr *ip4h = ip_hdr(skb);
259         int ret = NET_XMIT_DROP;
260         struct flowi4 fl4 = {
261                 /* needed to match OIF rule */
262                 .flowi4_oif = vrf_dev->ifindex,
263                 .flowi4_iif = LOOPBACK_IFINDEX,
264                 .flowi4_tos = RT_TOS(ip4h->tos),
265                 .flowi4_flags = FLOWI_FLAG_ANYSRC | FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF,
266                 .daddr = ip4h->daddr,
267         };
268         struct net *net = dev_net(vrf_dev);
269         struct rtable *rt;
270
271         rt = ip_route_output_flow(net, &fl4, NULL);
272         if (IS_ERR(rt))
273                 goto err;
274
275         if (rt->rt_type != RTN_UNICAST && rt->rt_type != RTN_LOCAL) {
276                 ip_rt_put(rt);
277                 goto err;
278         }
279
280         skb_dst_drop(skb);
281
282         /* if dst.dev is loopback or the VRF device again this is locally
283          * originated traffic destined to a local address. Short circuit
284          * to Rx path using our local dst
285          */
286         if (rt->dst.dev == net->loopback_dev || rt->dst.dev == vrf_dev) {
287                 struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
288                 struct rtable *rth_local;
289                 struct dst_entry *dst = NULL;
290
291                 ip_rt_put(rt);
292
293                 rcu_read_lock();
294
295                 rth_local = rcu_dereference(vrf->rth_local);
296                 if (likely(rth_local)) {
297                         dst = &rth_local->dst;
298                         dst_hold(dst);
299                 }
300
301                 rcu_read_unlock();
302
303                 if (unlikely(!dst))
304                         goto err;
305
306                 return vrf_local_xmit(skb, vrf_dev, dst);
307         }
308
309         skb_dst_set(skb, &rt->dst);
310
311         /* strip the ethernet header added for pass through VRF device */
312         __skb_pull(skb, skb_network_offset(skb));
313
314         if (!ip4h->saddr) {
315                 ip4h->saddr = inet_select_addr(skb_dst(skb)->dev, 0,
316                                                RT_SCOPE_LINK);
317         }
318
319         ret = vrf_ip_local_out(dev_net(skb_dst(skb)->dev), skb->sk, skb);
320         if (unlikely(net_xmit_eval(ret)))
321                 vrf_dev->stats.tx_errors++;
322         else
323                 ret = NET_XMIT_SUCCESS;
324
325 out:
326         return ret;
327 err:
328         vrf_tx_error(vrf_dev, skb);
329         goto out;
330 }
331
332 static netdev_tx_t is_ip_tx_frame(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
333 {
334         switch (skb->protocol) {
335         case htons(ETH_P_IP):
336                 return vrf_process_v4_outbound(skb, dev);
337         case htons(ETH_P_IPV6):
338                 return vrf_process_v6_outbound(skb, dev);
339         default:
340                 vrf_tx_error(dev, skb);
341                 return NET_XMIT_DROP;
342         }
343 }
344
345 static netdev_tx_t vrf_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
346 {
347         netdev_tx_t ret = is_ip_tx_frame(skb, dev);
348
349         if (likely(ret == NET_XMIT_SUCCESS || ret == NET_XMIT_CN)) {
350                 struct pcpu_dstats *dstats = this_cpu_ptr(dev->dstats);
351
352                 u64_stats_update_begin(&dstats->syncp);
353                 dstats->tx_pkts++;
354                 dstats->tx_bytes += skb->len;
355                 u64_stats_update_end(&dstats->syncp);
356         } else {
357                 this_cpu_inc(dev->dstats->tx_drps);
358         }
359
360         return ret;
361 }
362
363 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
364 /* modelled after ip6_finish_output2 */
365 static int vrf_finish_output6(struct net *net, struct sock *sk,
366                               struct sk_buff *skb)
367 {
368         struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
369         struct net_device *dev = dst->dev;
370         struct neighbour *neigh;
371         struct in6_addr *nexthop;
372         int ret;
373
374         skb->protocol = htons(ETH_P_IPV6);
375         skb->dev = dev;
376
377         rcu_read_lock_bh();
378         nexthop = rt6_nexthop((struct rt6_info *)dst, &ipv6_hdr(skb)->daddr);
379         neigh = __ipv6_neigh_lookup_noref(dst->dev, nexthop);
380         if (unlikely(!neigh))
381                 neigh = __neigh_create(&nd_tbl, nexthop, dst->dev, false);
382         if (!IS_ERR(neigh)) {
383                 ret = dst_neigh_output(dst, neigh, skb);
384                 rcu_read_unlock_bh();
385                 return ret;
386         }
387         rcu_read_unlock_bh();
388
389         IP6_INC_STATS(dev_net(dst->dev),
390                       ip6_dst_idev(dst), IPSTATS_MIB_OUTNOROUTES);
391         kfree_skb(skb);
392         return -EINVAL;
393 }
394
395 /* modelled after ip6_output */
396 static int vrf_output6(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
397 {
398         return NF_HOOK_COND(NFPROTO_IPV6, NF_INET_POST_ROUTING,
399                             net, sk, skb, NULL, skb_dst(skb)->dev,
400                             vrf_finish_output6,
401                             !(IP6CB(skb)->flags & IP6SKB_REROUTED));
402 }
403
404 /* set dst on skb to send packet to us via dev_xmit path. Allows
405  * packet to go through device based features such as qdisc, netfilter
406  * hooks and packet sockets with skb->dev set to vrf device.
407  */
408 static struct sk_buff *vrf_ip6_out(struct net_device *vrf_dev,
409                                    struct sock *sk,
410                                    struct sk_buff *skb)
411 {
412         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
413         struct dst_entry *dst = NULL;
414         struct rt6_info *rt6;
415
416         /* don't divert link scope packets */
417         if (rt6_need_strict(&ipv6_hdr(skb)->daddr))
418                 return skb;
419
420         rcu_read_lock();
421
422         rt6 = rcu_dereference(vrf->rt6);
423         if (likely(rt6)) {
424                 dst = &rt6->dst;
425                 dst_hold(dst);
426         }
427
428         rcu_read_unlock();
429
430         if (unlikely(!dst)) {
431                 vrf_tx_error(vrf_dev, skb);
432                 return NULL;
433         }
434
435         skb_dst_drop(skb);
436         skb_dst_set(skb, dst);
437
438         return skb;
439 }
440
441 /* holding rtnl */
442 static void vrf_rt6_release(struct net_device *dev, struct net_vrf *vrf)
443 {
444         struct rt6_info *rt6 = rtnl_dereference(vrf->rt6);
445         struct rt6_info *rt6_local = rtnl_dereference(vrf->rt6_local);
446         struct net *net = dev_net(dev);
447         struct dst_entry *dst;
448
449         RCU_INIT_POINTER(vrf->rt6, NULL);
450         RCU_INIT_POINTER(vrf->rt6_local, NULL);
451         synchronize_rcu();
452
453         /* move dev in dst's to loopback so this VRF device can be deleted
454          * - based on dst_ifdown
455          */
456         if (rt6) {
457                 dst = &rt6->dst;
458                 dev_put(dst->dev);
459                 dst->dev = net->loopback_dev;
460                 dev_hold(dst->dev);
461                 dst_release(dst);
462         }
463
464         if (rt6_local) {
465                 if (rt6_local->rt6i_idev)
466                         in6_dev_put(rt6_local->rt6i_idev);
467
468                 dst = &rt6_local->dst;
469                 dev_put(dst->dev);
470                 dst->dev = net->loopback_dev;
471                 dev_hold(dst->dev);
472                 dst_release(dst);
473         }
474 }
475
476 static int vrf_rt6_create(struct net_device *dev)
477 {
478         int flags = DST_HOST | DST_NOPOLICY | DST_NOXFRM | DST_NOCACHE;
479         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
480         struct net *net = dev_net(dev);
481         struct fib6_table *rt6i_table;
482         struct rt6_info *rt6, *rt6_local;
483         int rc = -ENOMEM;
484
485         /* IPv6 can be CONFIG enabled and then disabled runtime */
486         if (!ipv6_mod_enabled())
487                 return 0;
488
489         rt6i_table = fib6_new_table(net, vrf->tb_id);
490         if (!rt6i_table)
491                 goto out;
492
493         /* create a dst for routing packets out a VRF device */
494         rt6 = ip6_dst_alloc(net, dev, flags);
495         if (!rt6)
496                 goto out;
497
498         dst_hold(&rt6->dst);
499
500         rt6->rt6i_table = rt6i_table;
501         rt6->dst.output = vrf_output6;
502
503         /* create a dst for local routing - packets sent locally
504          * to local address via the VRF device as a loopback
505          */
506         rt6_local = ip6_dst_alloc(net, dev, flags);
507         if (!rt6_local) {
508                 dst_release(&rt6->dst);
509                 goto out;
510         }
511
512         dst_hold(&rt6_local->dst);
513
514         rt6_local->rt6i_idev  = in6_dev_get(dev);
515         rt6_local->rt6i_flags = RTF_UP | RTF_NONEXTHOP | RTF_LOCAL;
516         rt6_local->rt6i_table = rt6i_table;
517         rt6_local->dst.input  = ip6_input;
518
519         rcu_assign_pointer(vrf->rt6, rt6);
520         rcu_assign_pointer(vrf->rt6_local, rt6_local);
521
522         rc = 0;
523 out:
524         return rc;
525 }
526 #else
527 static struct sk_buff *vrf_ip6_out(struct net_device *vrf_dev,
528                                    struct sock *sk,
529                                    struct sk_buff *skb)
530 {
531         return skb;
532 }
533
534 static void vrf_rt6_release(struct net_device *dev, struct net_vrf *vrf)
535 {
536 }
537
538 static int vrf_rt6_create(struct net_device *dev)
539 {
540         return 0;
541 }
542 #endif
543
544 /* modelled after ip_finish_output2 */
545 static int vrf_finish_output(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
546 {
547         struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
548         struct rtable *rt = (struct rtable *)dst;
549         struct net_device *dev = dst->dev;
550         unsigned int hh_len = LL_RESERVED_SPACE(dev);
551         struct neighbour *neigh;
552         u32 nexthop;
553         int ret = -EINVAL;
554
555         /* Be paranoid, rather than too clever. */
556         if (unlikely(skb_headroom(skb) < hh_len && dev->header_ops)) {
557                 struct sk_buff *skb2;
558
559                 skb2 = skb_realloc_headroom(skb, LL_RESERVED_SPACE(dev));
560                 if (!skb2) {
561                         ret = -ENOMEM;
562                         goto err;
563                 }
564                 if (skb->sk)
565                         skb_set_owner_w(skb2, skb->sk);
566
567                 consume_skb(skb);
568                 skb = skb2;
569         }
570
571         rcu_read_lock_bh();
572
573         nexthop = (__force u32)rt_nexthop(rt, ip_hdr(skb)->daddr);
574         neigh = __ipv4_neigh_lookup_noref(dev, nexthop);
575         if (unlikely(!neigh))
576                 neigh = __neigh_create(&arp_tbl, &nexthop, dev, false);
577         if (!IS_ERR(neigh))
578                 ret = dst_neigh_output(dst, neigh, skb);
579
580         rcu_read_unlock_bh();
581 err:
582         if (unlikely(ret < 0))
583                 vrf_tx_error(skb->dev, skb);
584         return ret;
585 }
586
587 static int vrf_output(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
588 {
589         struct net_device *dev = skb_dst(skb)->dev;
590
591         IP_UPD_PO_STATS(net, IPSTATS_MIB_OUT, skb->len);
592
593         skb->dev = dev;
594         skb->protocol = htons(ETH_P_IP);
595
596         return NF_HOOK_COND(NFPROTO_IPV4, NF_INET_POST_ROUTING,
597                             net, sk, skb, NULL, dev,
598                             vrf_finish_output,
599                             !(IPCB(skb)->flags & IPSKB_REROUTED));
600 }
601
602 /* set dst on skb to send packet to us via dev_xmit path. Allows
603  * packet to go through device based features such as qdisc, netfilter
604  * hooks and packet sockets with skb->dev set to vrf device.
605  */
606 static struct sk_buff *vrf_ip_out(struct net_device *vrf_dev,
607                                   struct sock *sk,
608                                   struct sk_buff *skb)
609 {
610         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
611         struct dst_entry *dst = NULL;
612         struct rtable *rth;
613
614         rcu_read_lock();
615
616         rth = rcu_dereference(vrf->rth);
617         if (likely(rth)) {
618                 dst = &rth->dst;
619                 dst_hold(dst);
620         }
621
622         rcu_read_unlock();
623
624         if (unlikely(!dst)) {
625                 vrf_tx_error(vrf_dev, skb);
626                 return NULL;
627         }
628
629         skb_dst_drop(skb);
630         skb_dst_set(skb, dst);
631
632         return skb;
633 }
634
635 /* called with rcu lock held */
636 static struct sk_buff *vrf_l3_out(struct net_device *vrf_dev,
637                                   struct sock *sk,
638                                   struct sk_buff *skb,
639                                   u16 proto)
640 {
641         switch (proto) {
642         case AF_INET:
643                 return vrf_ip_out(vrf_dev, sk, skb);
644         case AF_INET6:
645                 return vrf_ip6_out(vrf_dev, sk, skb);
646         }
647
648         return skb;
649 }
650
651 /* holding rtnl */
652 static void vrf_rtable_release(struct net_device *dev, struct net_vrf *vrf)
653 {
654         struct rtable *rth = rtnl_dereference(vrf->rth);
655         struct rtable *rth_local = rtnl_dereference(vrf->rth_local);
656         struct net *net = dev_net(dev);
657         struct dst_entry *dst;
658
659         RCU_INIT_POINTER(vrf->rth, NULL);
660         RCU_INIT_POINTER(vrf->rth_local, NULL);
661         synchronize_rcu();
662
663         /* move dev in dst's to loopback so this VRF device can be deleted
664          * - based on dst_ifdown
665          */
666         if (rth) {
667                 dst = &rth->dst;
668                 dev_put(dst->dev);
669                 dst->dev = net->loopback_dev;
670                 dev_hold(dst->dev);
671                 dst_release(dst);
672         }
673
674         if (rth_local) {
675                 dst = &rth_local->dst;
676                 dev_put(dst->dev);
677                 dst->dev = net->loopback_dev;
678                 dev_hold(dst->dev);
679                 dst_release(dst);
680         }
681 }
682
683 static int vrf_rtable_create(struct net_device *dev)
684 {
685         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
686         struct rtable *rth, *rth_local;
687
688         if (!fib_new_table(dev_net(dev), vrf->tb_id))
689                 return -ENOMEM;
690
691         /* create a dst for routing packets out through a VRF device */
692         rth = rt_dst_alloc(dev, 0, RTN_UNICAST, 1, 1, 0);
693         if (!rth)
694                 return -ENOMEM;
695
696         /* create a dst for local ingress routing - packets sent locally
697          * to local address via the VRF device as a loopback
698          */
699         rth_local = rt_dst_alloc(dev, RTCF_LOCAL, RTN_LOCAL, 1, 1, 0);
700         if (!rth_local) {
701                 dst_release(&rth->dst);
702                 return -ENOMEM;
703         }
704
705         rth->dst.output = vrf_output;
706         rth->rt_table_id = vrf->tb_id;
707
708         rth_local->rt_table_id = vrf->tb_id;
709
710         rcu_assign_pointer(vrf->rth, rth);
711         rcu_assign_pointer(vrf->rth_local, rth_local);
712
713         return 0;
714 }
715
716 /**************************** device handling ********************/
717
718 /* cycle interface to flush neighbor cache and move routes across tables */
719 static void cycle_netdev(struct net_device *dev)
720 {
721         unsigned int flags = dev->flags;
722         int ret;
723
724         if (!netif_running(dev))
725                 return;
726
727         ret = dev_change_flags(dev, flags & ~IFF_UP);
728         if (ret >= 0)
729                 ret = dev_change_flags(dev, flags);
730
731         if (ret < 0) {
732                 netdev_err(dev,
733                            "Failed to cycle device %s; route tables might be wrong!\n",
734                            dev->name);
735         }
736 }
737
738 static int do_vrf_add_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
739 {
740         int ret;
741
742         ret = netdev_master_upper_dev_link(port_dev, dev, NULL, NULL);
743         if (ret < 0)
744                 return ret;
745
746         port_dev->priv_flags |= IFF_L3MDEV_SLAVE;
747         cycle_netdev(port_dev);
748
749         return 0;
750 }
751
752 static int vrf_add_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
753 {
754         if (netif_is_l3_master(port_dev) || netif_is_l3_slave(port_dev))
755                 return -EINVAL;
756
757         return do_vrf_add_slave(dev, port_dev);
758 }
759
760 /* inverse of do_vrf_add_slave */
761 static int do_vrf_del_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
762 {
763         netdev_upper_dev_unlink(port_dev, dev);
764         port_dev->priv_flags &= ~IFF_L3MDEV_SLAVE;
765
766         cycle_netdev(port_dev);
767
768         return 0;
769 }
770
771 static int vrf_del_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
772 {
773         return do_vrf_del_slave(dev, port_dev);
774 }
775
776 static void vrf_dev_uninit(struct net_device *dev)
777 {
778         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
779         struct net_device *port_dev;
780         struct list_head *iter;
781
782         vrf_rtable_release(dev, vrf);
783         vrf_rt6_release(dev, vrf);
784
785         netdev_for_each_lower_dev(dev, port_dev, iter)
786                 vrf_del_slave(dev, port_dev);
787
788         free_percpu(dev->dstats);
789         dev->dstats = NULL;
790 }
791
792 static int vrf_dev_init(struct net_device *dev)
793 {
794         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
795
796         dev->dstats = netdev_alloc_pcpu_stats(struct pcpu_dstats);
797         if (!dev->dstats)
798                 goto out_nomem;
799
800         /* create the default dst which points back to us */
801         if (vrf_rtable_create(dev) != 0)
802                 goto out_stats;
803
804         if (vrf_rt6_create(dev) != 0)
805                 goto out_rth;
806
807         dev->flags = IFF_MASTER | IFF_NOARP;
808
809         /* MTU is irrelevant for VRF device; set to 64k similar to lo */
810         dev->mtu = 64 * 1024;
811
812         /* similarly, oper state is irrelevant; set to up to avoid confusion */
813         dev->operstate = IF_OPER_UP;
814         netdev_lockdep_set_classes(dev);
815         return 0;
816
817 out_rth:
818         vrf_rtable_release(dev, vrf);
819 out_stats:
820         free_percpu(dev->dstats);
821         dev->dstats = NULL;
822 out_nomem:
823         return -ENOMEM;
824 }
825
826 static const struct net_device_ops vrf_netdev_ops = {
827         .ndo_init               = vrf_dev_init,
828         .ndo_uninit             = vrf_dev_uninit,
829         .ndo_start_xmit         = vrf_xmit,
830         .ndo_get_stats64        = vrf_get_stats64,
831         .ndo_add_slave          = vrf_add_slave,
832         .ndo_del_slave          = vrf_del_slave,
833 };
834
835 static u32 vrf_fib_table(const struct net_device *dev)
836 {
837         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
838
839         return vrf->tb_id;
840 }
841
842 static int vrf_rcv_finish(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
843 {
844         return 0;
845 }
846
847 static struct sk_buff *vrf_rcv_nfhook(u8 pf, unsigned int hook,
848                                       struct sk_buff *skb,
849                                       struct net_device *dev)
850 {
851         struct net *net = dev_net(dev);
852
853         nf_reset(skb);
854
855         if (NF_HOOK(pf, hook, net, NULL, skb, dev, NULL, vrf_rcv_finish) < 0)
856                 skb = NULL;    /* kfree_skb(skb) handled by nf code */
857
858         return skb;
859 }
860
861 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
862 /* neighbor handling is done with actual device; do not want
863  * to flip skb->dev for those ndisc packets. This really fails
864  * for multiple next protocols (e.g., NEXTHDR_HOP). But it is
865  * a start.
866  */
867 static bool ipv6_ndisc_frame(const struct sk_buff *skb)
868 {
869         const struct ipv6hdr *iph = ipv6_hdr(skb);
870         bool rc = false;
871
872         if (iph->nexthdr == NEXTHDR_ICMP) {
873                 const struct icmp6hdr *icmph;
874                 struct icmp6hdr _icmph;
875
876                 icmph = skb_header_pointer(skb, sizeof(*iph),
877                                            sizeof(_icmph), &_icmph);
878                 if (!icmph)
879                         goto out;
880
881                 switch (icmph->icmp6_type) {
882                 case NDISC_ROUTER_SOLICITATION:
883                 case NDISC_ROUTER_ADVERTISEMENT:
884                 case NDISC_NEIGHBOUR_SOLICITATION:
885                 case NDISC_NEIGHBOUR_ADVERTISEMENT:
886                 case NDISC_REDIRECT:
887                         rc = true;
888                         break;
889                 }
890         }
891
892 out:
893         return rc;
894 }
895
896 static struct rt6_info *vrf_ip6_route_lookup(struct net *net,
897                                              const struct net_device *dev,
898                                              struct flowi6 *fl6,
899                                              int ifindex,
900                                              int flags)
901 {
902         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
903         struct fib6_table *table = NULL;
904         struct rt6_info *rt6;
905
906         rcu_read_lock();
907
908         /* fib6_table does not have a refcnt and can not be freed */
909         rt6 = rcu_dereference(vrf->rt6);
910         if (likely(rt6))
911                 table = rt6->rt6i_table;
912
913         rcu_read_unlock();
914
915         if (!table)
916                 return NULL;
917
918         return ip6_pol_route(net, table, ifindex, fl6, flags);
919 }
920
921 static void vrf_ip6_input_dst(struct sk_buff *skb, struct net_device *vrf_dev,
922                               int ifindex)
923 {
924         const struct ipv6hdr *iph = ipv6_hdr(skb);
925         struct flowi6 fl6 = {
926                 .daddr          = iph->daddr,
927                 .saddr          = iph->saddr,
928                 .flowlabel      = ip6_flowinfo(iph),
929                 .flowi6_mark    = skb->mark,
930                 .flowi6_proto   = iph->nexthdr,
931                 .flowi6_iif     = ifindex,
932         };
933         struct net *net = dev_net(vrf_dev);
934         struct rt6_info *rt6;
935
936         rt6 = vrf_ip6_route_lookup(net, vrf_dev, &fl6, ifindex,
937                                    RT6_LOOKUP_F_HAS_SADDR | RT6_LOOKUP_F_IFACE);
938         if (unlikely(!rt6))
939                 return;
940
941         if (unlikely(&rt6->dst == &net->ipv6.ip6_null_entry->dst))
942                 return;
943
944         skb_dst_set(skb, &rt6->dst);
945 }
946
947 static struct sk_buff *vrf_ip6_rcv(struct net_device *vrf_dev,
948                                    struct sk_buff *skb)
949 {
950         int orig_iif = skb->skb_iif;
951         bool need_strict;
952
953         /* loopback traffic; do not push through packet taps again.
954          * Reset pkt_type for upper layers to process skb
955          */
956         if (skb->pkt_type == PACKET_LOOPBACK) {
957                 skb->dev = vrf_dev;
958                 skb->skb_iif = vrf_dev->ifindex;
959                 IP6CB(skb)->flags |= IP6SKB_L3SLAVE;
960                 skb->pkt_type = PACKET_HOST;
961                 goto out;
962         }
963
964         /* if packet is NDISC or addressed to multicast or link-local
965          * then keep the ingress interface
966          */
967         need_strict = rt6_need_strict(&ipv6_hdr(skb)->daddr);
968         if (!ipv6_ndisc_frame(skb) && !need_strict) {
969                 skb->dev = vrf_dev;
970                 skb->skb_iif = vrf_dev->ifindex;
971
972                 skb_push(skb, skb->mac_len);
973                 dev_queue_xmit_nit(skb, vrf_dev);
974                 skb_pull(skb, skb->mac_len);
975
976                 IP6CB(skb)->flags |= IP6SKB_L3SLAVE;
977         }
978
979         if (need_strict)
980                 vrf_ip6_input_dst(skb, vrf_dev, orig_iif);
981
982         skb = vrf_rcv_nfhook(NFPROTO_IPV6, NF_INET_PRE_ROUTING, skb, vrf_dev);
983 out:
984         return skb;
985 }
986
987 #else
988 static struct sk_buff *vrf_ip6_rcv(struct net_device *vrf_dev,
989                                    struct sk_buff *skb)
990 {
991         return skb;
992 }
993 #endif
994
995 static struct sk_buff *vrf_ip_rcv(struct net_device *vrf_dev,
996                                   struct sk_buff *skb)
997 {
998         skb->dev = vrf_dev;
999         skb->skb_iif = vrf_dev->ifindex;
1000         IPCB(skb)->flags |= IPSKB_L3SLAVE;
1001
1002         /* loopback traffic; do not push through packet taps again.
1003          * Reset pkt_type for upper layers to process skb
1004          */
1005         if (skb->pkt_type == PACKET_LOOPBACK) {
1006                 skb->pkt_type = PACKET_HOST;
1007                 goto out;
1008         }
1009
1010         skb_push(skb, skb->mac_len);
1011         dev_queue_xmit_nit(skb, vrf_dev);
1012         skb_pull(skb, skb->mac_len);
1013
1014         skb = vrf_rcv_nfhook(NFPROTO_IPV4, NF_INET_PRE_ROUTING, skb, vrf_dev);
1015 out:
1016         return skb;
1017 }
1018
1019 /* called with rcu lock held */
1020 static struct sk_buff *vrf_l3_rcv(struct net_device *vrf_dev,
1021                                   struct sk_buff *skb,
1022                                   u16 proto)
1023 {
1024         switch (proto) {
1025         case AF_INET:
1026                 return vrf_ip_rcv(vrf_dev, skb);
1027         case AF_INET6:
1028                 return vrf_ip6_rcv(vrf_dev, skb);
1029         }
1030
1031         return skb;
1032 }
1033
1034 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
1035 /* send to link-local or multicast address via interface enslaved to
1036  * VRF device. Force lookup to VRF table without changing flow struct
1037  */
1038 static struct dst_entry *vrf_link_scope_lookup(const struct net_device *dev,
1039                                               struct flowi6 *fl6)
1040 {
1041         struct net *net = dev_net(dev);
1042         int flags = RT6_LOOKUP_F_IFACE;
1043         struct dst_entry *dst = NULL;
1044         struct rt6_info *rt;
1045
1046         /* VRF device does not have a link-local address and
1047          * sending packets to link-local or mcast addresses over
1048          * a VRF device does not make sense
1049          */
1050         if (fl6->flowi6_oif == dev->ifindex) {
1051                 dst = &net->ipv6.ip6_null_entry->dst;
1052                 dst_hold(dst);
1053                 return dst;
1054         }
1055
1056         if (!ipv6_addr_any(&fl6->saddr))
1057                 flags |= RT6_LOOKUP_F_HAS_SADDR;
1058
1059         rt = vrf_ip6_route_lookup(net, dev, fl6, fl6->flowi6_oif, flags);
1060         if (rt)
1061                 dst = &rt->dst;
1062
1063         return dst;
1064 }
1065 #endif
1066
1067 static const struct l3mdev_ops vrf_l3mdev_ops = {
1068         .l3mdev_fib_table       = vrf_fib_table,
1069         .l3mdev_l3_rcv          = vrf_l3_rcv,
1070         .l3mdev_l3_out          = vrf_l3_out,
1071 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
1072         .l3mdev_link_scope_lookup = vrf_link_scope_lookup,
1073 #endif
1074 };
1075
1076 static void vrf_get_drvinfo(struct net_device *dev,
1077                             struct ethtool_drvinfo *info)
1078 {
1079         strlcpy(info->driver, DRV_NAME, sizeof(info->driver));
1080         strlcpy(info->version, DRV_VERSION, sizeof(info->version));
1081 }
1082
1083 static const struct ethtool_ops vrf_ethtool_ops = {
1084         .get_drvinfo    = vrf_get_drvinfo,
1085 };
1086
1087 static inline size_t vrf_fib_rule_nl_size(void)
1088 {
1089         size_t sz;
1090
1091         sz  = NLMSG_ALIGN(sizeof(struct fib_rule_hdr));
1092         sz += nla_total_size(sizeof(u8));       /* FRA_L3MDEV */
1093         sz += nla_total_size(sizeof(u32));      /* FRA_PRIORITY */
1094
1095         return sz;
1096 }
1097
1098 static int vrf_fib_rule(const struct net_device *dev, __u8 family, bool add_it)
1099 {
1100         struct fib_rule_hdr *frh;
1101         struct nlmsghdr *nlh;
1102         struct sk_buff *skb;
1103         int err;
1104
1105         if (family == AF_INET6 && !ipv6_mod_enabled())
1106                 return 0;
1107
1108         skb = nlmsg_new(vrf_fib_rule_nl_size(), GFP_KERNEL);
1109         if (!skb)
1110                 return -ENOMEM;
1111
1112         nlh = nlmsg_put(skb, 0, 0, 0, sizeof(*frh), 0);
1113         if (!nlh)
1114                 goto nla_put_failure;
1115
1116         /* rule only needs to appear once */
1117         nlh->nlmsg_flags &= NLM_F_EXCL;
1118
1119         frh = nlmsg_data(nlh);
1120         memset(frh, 0, sizeof(*frh));
1121         frh->family = family;
1122         frh->action = FR_ACT_TO_TBL;
1123
1124         if (nla_put_u32(skb, FRA_L3MDEV, 1))
1125                 goto nla_put_failure;
1126
1127         if (nla_put_u32(skb, FRA_PRIORITY, FIB_RULE_PREF))
1128                 goto nla_put_failure;
1129
1130         nlmsg_end(skb, nlh);
1131
1132         /* fib_nl_{new,del}rule handling looks for net from skb->sk */
1133         skb->sk = dev_net(dev)->rtnl;
1134         if (add_it) {
1135                 err = fib_nl_newrule(skb, nlh);
1136                 if (err == -EEXIST)
1137                         err = 0;
1138         } else {
1139                 err = fib_nl_delrule(skb, nlh);
1140                 if (err == -ENOENT)
1141                         err = 0;
1142         }
1143         nlmsg_free(skb);
1144
1145         return err;
1146
1147 nla_put_failure:
1148         nlmsg_free(skb);
1149
1150         return -EMSGSIZE;
1151 }
1152
1153 static int vrf_add_fib_rules(const struct net_device *dev)
1154 {
1155         int err;
1156
1157         err = vrf_fib_rule(dev, AF_INET,  true);
1158         if (err < 0)
1159                 goto out_err;
1160
1161         err = vrf_fib_rule(dev, AF_INET6, true);
1162         if (err < 0)
1163                 goto ipv6_err;
1164
1165         return 0;
1166
1167 ipv6_err:
1168         vrf_fib_rule(dev, AF_INET,  false);
1169
1170 out_err:
1171         netdev_err(dev, "Failed to add FIB rules.\n");
1172         return err;
1173 }
1174
1175 static void vrf_setup(struct net_device *dev)
1176 {
1177         ether_setup(dev);
1178
1179         /* Initialize the device structure. */
1180         dev->netdev_ops = &vrf_netdev_ops;
1181         dev->l3mdev_ops = &vrf_l3mdev_ops;
1182         dev->ethtool_ops = &vrf_ethtool_ops;
1183         dev->destructor = free_netdev;
1184
1185         /* Fill in device structure with ethernet-generic values. */
1186         eth_hw_addr_random(dev);
1187
1188         /* don't acquire vrf device's netif_tx_lock when transmitting */
1189         dev->features |= NETIF_F_LLTX;
1190
1191         /* don't allow vrf devices to change network namespaces. */
1192         dev->features |= NETIF_F_NETNS_LOCAL;
1193
1194         /* does not make sense for a VLAN to be added to a vrf device */
1195         dev->features   |= NETIF_F_VLAN_CHALLENGED;
1196
1197         /* enable offload features */
1198         dev->features   |= NETIF_F_GSO_SOFTWARE;
1199         dev->features   |= NETIF_F_RXCSUM | NETIF_F_HW_CSUM;
1200         dev->features   |= NETIF_F_SG | NETIF_F_FRAGLIST | NETIF_F_HIGHDMA;
1201
1202         dev->hw_features = dev->features;
1203         dev->hw_enc_features = dev->features;
1204
1205         /* default to no qdisc; user can add if desired */
1206         dev->priv_flags |= IFF_NO_QUEUE;
1207 }
1208
1209 static int vrf_validate(struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
1210 {
1211         if (tb[IFLA_ADDRESS]) {
1212                 if (nla_len(tb[IFLA_ADDRESS]) != ETH_ALEN)
1213                         return -EINVAL;
1214                 if (!is_valid_ether_addr(nla_data(tb[IFLA_ADDRESS])))
1215                         return -EADDRNOTAVAIL;
1216         }
1217         return 0;
1218 }
1219
1220 static void vrf_dellink(struct net_device *dev, struct list_head *head)
1221 {
1222         unregister_netdevice_queue(dev, head);
1223 }
1224
1225 static int vrf_newlink(struct net *src_net, struct net_device *dev,
1226                        struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
1227 {
1228         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
1229         int err;
1230
1231         if (!data || !data[IFLA_VRF_TABLE])
1232                 return -EINVAL;
1233
1234         vrf->tb_id = nla_get_u32(data[IFLA_VRF_TABLE]);
1235
1236         dev->priv_flags |= IFF_L3MDEV_MASTER;
1237
1238         err = register_netdevice(dev);
1239         if (err)
1240                 goto out;
1241
1242         if (add_fib_rules) {
1243                 err = vrf_add_fib_rules(dev);
1244                 if (err) {
1245                         unregister_netdevice(dev);
1246                         goto out;
1247                 }
1248                 add_fib_rules = false;
1249         }
1250
1251 out:
1252         return err;
1253 }
1254
1255 static size_t vrf_nl_getsize(const struct net_device *dev)
1256 {
1257         return nla_total_size(sizeof(u32));  /* IFLA_VRF_TABLE */
1258 }
1259
1260 static int vrf_fillinfo(struct sk_buff *skb,
1261                         const struct net_device *dev)
1262 {
1263         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
1264
1265         return nla_put_u32(skb, IFLA_VRF_TABLE, vrf->tb_id);
1266 }
1267
1268 static size_t vrf_get_slave_size(const struct net_device *bond_dev,
1269                                  const struct net_device *slave_dev)
1270 {
1271         return nla_total_size(sizeof(u32));  /* IFLA_VRF_PORT_TABLE */
1272 }
1273
1274 static int vrf_fill_slave_info(struct sk_buff *skb,
1275                                const struct net_device *vrf_dev,
1276                                const struct net_device *slave_dev)
1277 {
1278         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
1279
1280         if (nla_put_u32(skb, IFLA_VRF_PORT_TABLE, vrf->tb_id))
1281                 return -EMSGSIZE;
1282
1283         return 0;
1284 }
1285
1286 static const struct nla_policy vrf_nl_policy[IFLA_VRF_MAX + 1] = {
1287         [IFLA_VRF_TABLE] = { .type = NLA_U32 },
1288 };
1289
1290 static struct rtnl_link_ops vrf_link_ops __read_mostly = {
1291         .kind           = DRV_NAME,
1292         .priv_size      = sizeof(struct net_vrf),
1293
1294         .get_size       = vrf_nl_getsize,
1295         .policy         = vrf_nl_policy,
1296         .validate       = vrf_validate,
1297         .fill_info      = vrf_fillinfo,
1298
1299         .get_slave_size  = vrf_get_slave_size,
1300         .fill_slave_info = vrf_fill_slave_info,
1301
1302         .newlink        = vrf_newlink,
1303         .dellink        = vrf_dellink,
1304         .setup          = vrf_setup,
1305         .maxtype        = IFLA_VRF_MAX,
1306 };
1307
1308 static int vrf_device_event(struct notifier_block *unused,
1309                             unsigned long event, void *ptr)
1310 {
1311         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1312
1313         /* only care about unregister events to drop slave references */
1314         if (event == NETDEV_UNREGISTER) {
1315                 struct net_device *vrf_dev;
1316
1317                 if (!netif_is_l3_slave(dev))
1318                         goto out;
1319
1320                 vrf_dev = netdev_master_upper_dev_get(dev);
1321                 vrf_del_slave(vrf_dev, dev);
1322         }
1323 out:
1324         return NOTIFY_DONE;
1325 }
1326
1327 static struct notifier_block vrf_notifier_block __read_mostly = {
1328         .notifier_call = vrf_device_event,
1329 };
1330
1331 static int __init vrf_init_module(void)
1332 {
1333         int rc;
1334
1335         register_netdevice_notifier(&vrf_notifier_block);
1336
1337         rc = rtnl_link_register(&vrf_link_ops);
1338         if (rc < 0)
1339                 goto error;
1340
1341         return 0;
1342
1343 error:
1344         unregister_netdevice_notifier(&vrf_notifier_block);
1345         return rc;
1346 }
1347
1348 module_init(vrf_init_module);
1349 MODULE_AUTHOR("Shrijeet Mukherjee, David Ahern");
1350 MODULE_DESCRIPTION("Device driver to instantiate VRF domains");
1351 MODULE_LICENSE("GPL");
1352 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK(DRV_NAME);
1353 MODULE_VERSION(DRV_VERSION);