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