net/ipv4/geneve.c

   1 /*
   2  * Geneve: Generic Network Virtualization Encapsulation
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014 Nicira, Inc.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either version
   9  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  */
  11
  12 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/errno.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/skbuff.h>
  20 #include <linux/list.h>
  21 #include <linux/netdevice.h>
  22 #include <linux/in.h>
  23 #include <linux/ip.h>
  24 #include <linux/udp.h>
  25 #include <linux/igmp.h>
  26 #include <linux/etherdevice.h>
  27 #include <linux/if_ether.h>
  28 #include <linux/if_vlan.h>
  29 #include <linux/ethtool.h>
  30 #include <linux/mutex.h>
  31 #include <net/arp.h>
  32 #include <net/ndisc.h>
  33 #include <net/ip.h>
  34 #include <net/ip_tunnels.h>
  35 #include <net/icmp.h>
  36 #include <net/udp.h>
  37 #include <net/rtnetlink.h>
  38 #include <net/route.h>
  39 #include <net/dsfield.h>
  40 #include <net/inet_ecn.h>
  41 #include <net/net_namespace.h>
  42 #include <net/netns/generic.h>
  43 #include <net/geneve.h>
  44 #include <net/protocol.h>
  45 #include <net/udp_tunnel.h>
  46 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
  47 #include <net/ipv6.h>
  48 #include <net/addrconf.h>
  49 #include <net/ip6_tunnel.h>
  50 #include <net/ip6_checksum.h>
  51 #endif
  52
  53 /* Protects sock_list and refcounts. */
  54 static DEFINE_MUTEX(geneve_mutex);
  55
  56 /* per-network namespace private data for this module */
  57 struct geneve_net {
  58         struct list_head        sock_list;
  59 };
  60
  61 static int geneve_net_id;
  62
  63 static inline struct genevehdr *geneve_hdr(const struct sk_buff *skb)
  64 {
  65         return (struct genevehdr *)(udp_hdr(skb) + 1);
  66 }
  67
  68 static struct geneve_sock *geneve_find_sock(struct net *net,
  69                                             sa_family_t family, __be16 port)
  70 {
  71         struct geneve_net *gn = net_generic(net, geneve_net_id);
  72         struct geneve_sock *gs;
  73
  74         list_for_each_entry(gs, &gn->sock_list, list) {
  75                 if (inet_sk(gs->sock->sk)->inet_sport == port &&
  76                     inet_sk(gs->sock->sk)->sk.sk_family == family)
  77                         return gs;
  78         }
  79
  80         return NULL;
  81 }
  82
  83 static void geneve_build_header(struct genevehdr *geneveh,
  84                                 __be16 tun_flags, u8 vni[3],
  85                                 u8 options_len, u8 *options)
  86 {
  87         geneveh->ver = GENEVE_VER;
  88         geneveh->opt_len = options_len / 4;
  89         geneveh->oam = !!(tun_flags & TUNNEL_OAM);
  90         geneveh->critical = !!(tun_flags & TUNNEL_CRIT_OPT);
  91         geneveh->rsvd1 = 0;
  92         memcpy(geneveh->vni, vni, 3);
  93         geneveh->proto_type = htons(ETH_P_TEB);
  94         geneveh->rsvd2 = 0;
  95
  96         memcpy(geneveh->options, options, options_len);
  97 }
  98
  99 /* Transmit a fully formatted Geneve frame.
 100  *
 101  * When calling this function. The skb->data should point
 102  * to the geneve header which is fully formed.
 103  *
 104  * This function will add other UDP tunnel headers.
 105  */
 106 int geneve_xmit_skb(struct geneve_sock *gs, struct rtable *rt,
 107                     struct sk_buff *skb, __be32 src, __be32 dst, __u8 tos,
 108                     __u8 ttl, __be16 df, __be16 src_port, __be16 dst_port,
 109                     __be16 tun_flags, u8 vni[3], u8 opt_len, u8 *opt,
 110                     bool xnet)
 111 {
 112         struct genevehdr *gnvh;
 113         int min_headroom;
 114         int err;
 115
 116         skb = udp_tunnel_handle_offloads(skb, !gs->sock->sk->sk_no_check_tx);
 117         if (IS_ERR(skb))
 118                 return PTR_ERR(skb);
 119
 120         min_headroom = LL_RESERVED_SPACE(rt->dst.dev) + rt->dst.header_len
 121                         + GENEVE_BASE_HLEN + opt_len + sizeof(struct iphdr)
 122                         + (vlan_tx_tag_present(skb) ? VLAN_HLEN : 0);
 123
 124         err = skb_cow_head(skb, min_headroom);
 125         if (unlikely(err)) {
 126                 kfree_skb(skb);
 127                 return err;
 128         }
 129
 130         skb = vlan_hwaccel_push_inside(skb);
 131         if (unlikely(!skb))
 132                 return -ENOMEM;
 133
 134         gnvh = (struct genevehdr *)__skb_push(skb, sizeof(*gnvh) + opt_len);
 135         geneve_build_header(gnvh, tun_flags, vni, opt_len, opt);
 136
 137         skb_set_inner_protocol(skb, htons(ETH_P_TEB));
 138
 139         return udp_tunnel_xmit_skb(gs->sock, rt, skb, src, dst,
 140                                    tos, ttl, df, src_port, dst_port, xnet);
 141 }
 142 EXPORT_SYMBOL_GPL(geneve_xmit_skb);
 143
 144 static int geneve_hlen(struct genevehdr *gh)
 145 {
 146         return sizeof(*gh) + gh->opt_len * 4;
 147 }
 148
 149 static struct sk_buff **geneve_gro_receive(struct sk_buff **head,
 150                                            struct sk_buff *skb)
 151 {
 152         struct sk_buff *p, **pp = NULL;
 153         struct genevehdr *gh, *gh2;
 154         unsigned int hlen, gh_len, off_gnv;
 155         const struct packet_offload *ptype;
 156         __be16 type;
 157         int flush = 1;
 158
 159         off_gnv = skb_gro_offset(skb);
 160         hlen = off_gnv + sizeof(*gh);
 161         gh = skb_gro_header_fast(skb, off_gnv);
 162         if (skb_gro_header_hard(skb, hlen)) {
 163                 gh = skb_gro_header_slow(skb, hlen, off_gnv);
 164                 if (unlikely(!gh))
 165                         goto out;
 166         }
 167
 168         if (gh->ver != GENEVE_VER || gh->oam)
 169                 goto out;
 170         gh_len = geneve_hlen(gh);
 171
 172         hlen = off_gnv + gh_len;
 173         if (skb_gro_header_hard(skb, hlen)) {
 174                 gh = skb_gro_header_slow(skb, hlen, off_gnv);
 175                 if (unlikely(!gh))
 176                         goto out;
 177         }
 178
 179         flush = 0;
 180
 181         for (p = *head; p; p = p->next) {
 182                 if (!NAPI_GRO_CB(p)->same_flow)
 183                         continue;
 184
 185                 gh2 = (struct genevehdr *)(p->data + off_gnv);
 186                 if (gh->opt_len != gh2->opt_len ||
 187                     memcmp(gh, gh2, gh_len)) {
 188                         NAPI_GRO_CB(p)->same_flow = 0;
 189                         continue;
 190                 }
 191         }
 192
 193         type = gh->proto_type;
 194
 195         rcu_read_lock();
 196         ptype = gro_find_receive_by_type(type);
 197         if (ptype == NULL) {
 198                 flush = 1;
 199                 goto out_unlock;
 200         }
 201
 202         skb_gro_pull(skb, gh_len);
 203         skb_gro_postpull_rcsum(skb, gh, gh_len);
 204         pp = ptype->callbacks.gro_receive(head, skb);
 205
 206 out_unlock:
 207         rcu_read_unlock();
 208 out:
 209         NAPI_GRO_CB(skb)->flush |= flush;
 210
 211         return pp;
 212 }
 213
 214 static int geneve_gro_complete(struct sk_buff *skb, int nhoff)
 215 {
 216         struct genevehdr *gh;
 217         struct packet_offload *ptype;
 218         __be16 type;
 219         int gh_len;
 220         int err = -ENOSYS;
 221
 222         udp_tunnel_gro_complete(skb, nhoff);
 223
 224         gh = (struct genevehdr *)(skb->data + nhoff);
 225         gh_len = geneve_hlen(gh);
 226         type = gh->proto_type;
 227
 228         rcu_read_lock();
 229         ptype = gro_find_complete_by_type(type);
 230         if (ptype != NULL)
 231                 err = ptype->callbacks.gro_complete(skb, nhoff + gh_len);
 232
 233         rcu_read_unlock();
 234         return err;
 235 }
 236
 237 static void geneve_notify_add_rx_port(struct geneve_sock *gs)
 238 {
 239         struct sock *sk = gs->sock->sk;
 240         sa_family_t sa_family = sk->sk_family;
 241         int err;
 242
 243         if (sa_family == AF_INET) {
 244                 err = udp_add_offload(&gs->udp_offloads);
 245                 if (err)
 246                         pr_warn("geneve: udp_add_offload failed with status %d\n",
 247                                 err);
 248         }
 249 }
 250
 251 static void geneve_notify_del_rx_port(struct geneve_sock *gs)
 252 {
 253         struct sock *sk = gs->sock->sk;
 254         sa_family_t sa_family = sk->sk_family;
 255
 256         if (sa_family == AF_INET)
 257                 udp_del_offload(&gs->udp_offloads);
 258 }
 259
 260 /* Callback from net/ipv4/udp.c to receive packets */
 261 static int geneve_udp_encap_recv(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
 262 {
 263         struct genevehdr *geneveh;
 264         struct geneve_sock *gs;
 265         int opts_len;
 266
 267         /* Need Geneve and inner Ethernet header to be present */
 268         if (unlikely(!pskb_may_pull(skb, GENEVE_BASE_HLEN)))
 269                 goto error;
 270
 271         /* Return packets with reserved bits set */
 272         geneveh = geneve_hdr(skb);
 273
 274         if (unlikely(geneveh->ver != GENEVE_VER))
 275                 goto error;
 276
 277         if (unlikely(geneveh->proto_type != htons(ETH_P_TEB)))
 278                 goto error;
 279
 280         opts_len = geneveh->opt_len * 4;
 281         if (iptunnel_pull_header(skb, GENEVE_BASE_HLEN + opts_len,
 282                                  htons(ETH_P_TEB)))
 283                 goto drop;
 284
 285         gs = rcu_dereference_sk_user_data(sk);
 286         if (!gs)
 287                 goto drop;
 288
 289         gs->rcv(gs, skb);
 290         return 0;
 291
 292 drop:
 293         /* Consume bad packet */
 294         kfree_skb(skb);
 295         return 0;
 296
 297 error:
 298         /* Let the UDP layer deal with the skb */
 299         return 1;
 300 }
 301
 302 static struct socket *geneve_create_sock(struct net *net, bool ipv6,
 303                                          __be16 port)
 304 {
 305         struct socket *sock;
 306         struct udp_port_cfg udp_conf;
 307         int err;
 308
 309         memset(&udp_conf, 0, sizeof(udp_conf));
 310
 311         if (ipv6) {
 312                 udp_conf.family = AF_INET6;
 313         } else {
 314                 udp_conf.family = AF_INET;
 315                 udp_conf.local_ip.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 316         }
 317
 318         udp_conf.local_udp_port = port;
 319
 320         /* Open UDP socket */
 321         err = udp_sock_create(net, &udp_conf, &sock);
 322         if (err < 0)
 323                 return ERR_PTR(err);
 324
 325         return sock;
 326 }
 327
 328 /* Create new listen socket if needed */
 329 static struct geneve_sock *geneve_socket_create(struct net *net, __be16 port,
 330                                                 geneve_rcv_t *rcv, void *data,
 331                                                 bool ipv6)
 332 {
 333         struct geneve_net *gn = net_generic(net, geneve_net_id);
 334         struct geneve_sock *gs;
 335         struct socket *sock;
 336         struct udp_tunnel_sock_cfg tunnel_cfg;
 337
 338         gs = kzalloc(sizeof(*gs), GFP_KERNEL);
 339         if (!gs)
 340                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 341
 342         sock = geneve_create_sock(net, ipv6, port);
 343         if (IS_ERR(sock)) {
 344                 kfree(gs);
 345                 return ERR_CAST(sock);
 346         }
 347
 348         gs->sock = sock;
 349         gs->refcnt = 1;
 350         gs->rcv = rcv;
 351         gs->rcv_data = data;
 352
 353         /* Initialize the geneve udp offloads structure */
 354         gs->udp_offloads.port = port;
 355         gs->udp_offloads.callbacks.gro_receive  = geneve_gro_receive;
 356         gs->udp_offloads.callbacks.gro_complete = geneve_gro_complete;
 357         geneve_notify_add_rx_port(gs);
 358
 359         /* Mark socket as an encapsulation socket */
 360         tunnel_cfg.sk_user_data = gs;
 361         tunnel_cfg.encap_type = 1;
 362         tunnel_cfg.encap_rcv = geneve_udp_encap_recv;
 363         tunnel_cfg.encap_destroy = NULL;
 364         setup_udp_tunnel_sock(net, sock, &tunnel_cfg);
 365
 366         list_add(&gs->list, &gn->sock_list);
 367
 368         return gs;
 369 }
 370
 371 struct geneve_sock *geneve_sock_add(struct net *net, __be16 port,
 372                                     geneve_rcv_t *rcv, void *data,
 373                                     bool no_share, bool ipv6)
 374 {
 375         struct geneve_sock *gs;
 376
 377         mutex_lock(&geneve_mutex);
 378
 379         gs = geneve_find_sock(net, ipv6 ? AF_INET6 : AF_INET, port);
 380         if (gs) {
 381                 if (!no_share && gs->rcv == rcv)
 382                         gs->refcnt++;
 383                 else
 384                         gs = ERR_PTR(-EBUSY);
 385         } else {
 386                 gs = geneve_socket_create(net, port, rcv, data, ipv6);
 387         }
 388
 389         mutex_unlock(&geneve_mutex);
 390
 391         return gs;
 392 }
 393 EXPORT_SYMBOL_GPL(geneve_sock_add);
 394
 395 void geneve_sock_release(struct geneve_sock *gs)
 396 {
 397         mutex_lock(&geneve_mutex);
 398
 399         if (--gs->refcnt)
 400                 goto unlock;
 401
 402         list_del(&gs->list);
 403         geneve_notify_del_rx_port(gs);
 404         udp_tunnel_sock_release(gs->sock);
 405         kfree_rcu(gs, rcu);
 406
 407 unlock:
 408         mutex_unlock(&geneve_mutex);
 409 }
 410 EXPORT_SYMBOL_GPL(geneve_sock_release);
 411
 412 static __net_init int geneve_init_net(struct net *net)
 413 {
 414         struct geneve_net *gn = net_generic(net, geneve_net_id);
 415
 416         INIT_LIST_HEAD(&gn->sock_list);
 417
 418         return 0;
 419 }
 420
 421 static struct pernet_operations geneve_net_ops = {
 422         .init = geneve_init_net,
 423         .id   = &geneve_net_id,
 424         .size = sizeof(struct geneve_net),
 425 };
 426
 427 static int __init geneve_init_module(void)
 428 {
 429         int rc;
 430
 431         rc = register_pernet_subsys(&geneve_net_ops);
 432         if (rc)
 433                 return rc;
 434
 435         pr_info("Geneve driver\n");
 436
 437         return 0;
 438 }
 439 module_init(geneve_init_module);
 440
 441 static void __exit geneve_cleanup_module(void)
 442 {
 443         unregister_pernet_subsys(&geneve_net_ops);
 444 }
 445 module_exit(geneve_cleanup_module);
 446
 447 MODULE_LICENSE("GPL");
 448 MODULE_AUTHOR("Jesse Gross <jesse@nicira.com>");
 449 MODULE_DESCRIPTION("Driver for GENEVE encapsulated traffic");
 450 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("geneve");