drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/interrupt.h>
   4 #include <linux/nsproxy.h>
   5 #include <linux/compat.h>
   6 #include <linux/if_tun.h>
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/skbuff.h>
   9 #include <linux/cache.h>
  10 #include <linux/sched.h>
  11 #include <linux/types.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/wait.h>
  15 #include <linux/cdev.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17
  18 #include <net/net_namespace.h>
  19 #include <net/rtnetlink.h>
  20 #include <net/sock.h>
  21 #include <linux/virtio_net.h>
  22
  23 /*
  24  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  25  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  26  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  27  * implemented in hardware on the underlying device.
  28  *
  29  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  30  * mechanism.
  31  *
  32  * TODO: multiqueue support is currently not implemented, even though
  33  * macvtap is basically prepared for that. We will need to add this
  34  * here as well as in virtio-net and qemu to get line rate on 10gbit
  35  * adapters from a guest.
  36  */
  37 struct macvtap_queue {
  38         struct sock sk;
  39         struct socket sock;
  40         struct socket_wq wq;
  41         int vnet_hdr_sz;
  42         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  43         struct file *file;
  44         unsigned int flags;
  45 };
  46
  47 static struct proto macvtap_proto = {
  48         .name = "macvtap",
  49         .owner = THIS_MODULE,
  50         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  51 };
  52
  53 /*
  54  * Minor number matches netdev->ifindex, so need a potentially
  55  * large value. This also makes it possible to split the
  56  * tap functionality out again in the future by offering it
  57  * from other drivers besides macvtap. As long as every device
  58  * only has one tap, the interface numbers assure that the
  59  * device nodes are unique.
  60  */
  61 static dev_t macvtap_major;
  62 #define MACVTAP_NUM_DEVS 65536
  63 #define GOODCOPY_LEN 128
  64 static struct class *macvtap_class;
  65 static struct cdev macvtap_cdev;
  66
  67 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  68
  69 /*
  70  * RCU usage:
  71  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  72  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  73  * or macvtap_lock is held.
  74  *
  75  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  76  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  77  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  78  * macvtap_get_queue() fails.
  79  *
  80  * There may still be references to the struct sock inside of the
  81  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  82  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  83  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  84  */
  85 static DEFINE_SPINLOCK(macvtap_lock);
  86
  87 /*
  88  * get_slot: return a [unused/occupied] slot in vlan->taps[]:
  89  *      - if 'q' is NULL, return the first empty slot;
  90  *      - otherwise, return the slot this pointer occupies.
  91  */
  92 static int get_slot(struct macvlan_dev *vlan, struct macvtap_queue *q)
  93 {
  94         int i;
  95
  96         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES; i++) {
  97                 if (rcu_dereference(vlan->taps[i]) == q)
  98                         return i;
  99         }
 100
 101         /* Should never happen */
 102         BUG_ON(1);
 103 }
 104
 105 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 106                                 struct macvtap_queue *q)
 107 {
 108         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 109         int index;
 110         int err = -EBUSY;
 111
 112         spin_lock(&macvtap_lock);
 113         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 114                 goto out;
 115
 116         err = 0;
 117         index = get_slot(vlan, NULL);
 118         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 119         rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], q);
 120         sock_hold(&q->sk);
 121
 122         q->file = file;
 123         file->private_data = q;
 124
 125         vlan->numvtaps++;
 126
 127 out:
 128         spin_unlock(&macvtap_lock);
 129         return err;
 130 }
 131
 132 /*
 133  * The file owning the queue got closed, give up both
 134  * the reference that the files holds as well as the
 135  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 136  *
 137  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 138  * to the queue again after destroying it.
 139  */
 140 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 141 {
 142         struct macvlan_dev *vlan;
 143
 144         spin_lock(&macvtap_lock);
 145         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 146                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 147         if (vlan) {
 148                 int index = get_slot(vlan, q);
 149
 150                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], NULL);
 151                 rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 152                 sock_put(&q->sk);
 153                 --vlan->numvtaps;
 154         }
 155
 156         spin_unlock(&macvtap_lock);
 157
 158         synchronize_rcu();
 159         sock_put(&q->sk);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 164  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 165  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 166  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 167  * of this function.
 168  */
 169 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 170                                                struct sk_buff *skb)
 171 {
 172         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 173         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 174         int numvtaps = vlan->numvtaps;
 175         __u32 rxq;
 176
 177         if (!numvtaps)
 178                 goto out;
 179
 180         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 181                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 182
 183                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 184                         rxq -= numvtaps;
 185
 186                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 187                 if (tap)
 188                         goto out;
 189         }
 190
 191         /* Check if we can use flow to select a queue */
 192         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 193         if (rxq) {
 194                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 195                 if (tap)
 196                         goto out;
 197         }
 198
 199         /* Everything failed - find first available queue */
 200         for (rxq = 0; rxq < MAX_MACVTAP_QUEUES; rxq++) {
 201                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 202                 if (tap)
 203                         break;
 204         }
 205
 206 out:
 207         return tap;
 208 }
 209
 210 /*
 211  * The net_device is going away, give up the reference
 212  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 213  * from the queues to NULL.
 214  */
 215 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 216 {
 217         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 218         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 219         int i, j = 0;
 220
 221         /* macvtap_put_queue can free some slots, so go through all slots */
 222         spin_lock(&macvtap_lock);
 223         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES && vlan->numvtaps; i++) {
 224                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 225                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 226                 if (q) {
 227                         qlist[j++] = q;
 228                         rcu_assign_pointer(vlan->taps[i], NULL);
 229                         rcu_assign_pointer(q->vlan, NULL);
 230                         vlan->numvtaps--;
 231                 }
 232         }
 233         BUG_ON(vlan->numvtaps != 0);
 234         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 235         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 236         spin_unlock(&macvtap_lock);
 237
 238         synchronize_rcu();
 239
 240         for (--j; j >= 0; j--)
 241                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 246  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 247  * the skb and put it into the receive queue.
 248  */
 249 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 250 {
 251         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 252         if (!q)
 253                 goto drop;
 254
 255         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 256                 goto drop;
 257
 258         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 259         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 260         return NET_RX_SUCCESS;
 261
 262 drop:
 263         kfree_skb(skb);
 264         return NET_RX_DROP;
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 269  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 270  * forward, which macvlan cannot.
 271  */
 272 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 273 {
 274         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 275         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 276 }
 277
 278 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 279                            struct net_device *dev,
 280                            struct nlattr *tb[],
 281                            struct nlattr *data[])
 282 {
 283         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 284          * because we can't undo what it does.
 285          */
 286         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 287                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 288 }
 289
 290 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 291                             struct list_head *head)
 292 {
 293         macvtap_del_queues(dev);
 294         macvlan_dellink(dev, head);
 295 }
 296
 297 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 298 {
 299         macvlan_common_setup(dev);
 300         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 301 }
 302
 303 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 304         .kind           = "macvtap",
 305         .setup          = macvtap_setup,
 306         .newlink        = macvtap_newlink,
 307         .dellink        = macvtap_dellink,
 308 };
 309
 310
 311 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 312 {
 313         wait_queue_head_t *wqueue;
 314
 315         if (!sock_writeable(sk) ||
 316             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 317                 return;
 318
 319         wqueue = sk_sleep(sk);
 320         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 321                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 322 }
 323
 324 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 325 {
 326         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 327 }
 328
 329 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 330 {
 331         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 332         struct net_device *dev = dev_get_by_index(net, iminor(inode));
 333         struct macvtap_queue *q;
 334         int err;
 335
 336         err = -ENODEV;
 337         if (!dev)
 338                 goto out;
 339
 340         /* check if this is a macvtap device */
 341         err = -EINVAL;
 342         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
 343                 goto out;
 344
 345         err = -ENOMEM;
 346         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 347                                              &macvtap_proto);
 348         if (!q)
 349                 goto out;
 350
 351         q->sock.wq = &q->wq;
 352         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 353         q->sock.type = SOCK_RAW;
 354         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 355         q->sock.file = file;
 356         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 357         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 358         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 359         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 360         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 361         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 362
 363         /*
 364          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 365          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 366          *
 367          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 368          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 369          */
 370         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 371                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 372
 373         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 374         if (err)
 375                 sock_put(&q->sk);
 376
 377 out:
 378         if (dev)
 379                 dev_put(dev);
 380
 381         return err;
 382 }
 383
 384 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 385 {
 386         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 387         macvtap_put_queue(q);
 388         return 0;
 389 }
 390
 391 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 392 {
 393         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 394         unsigned int mask = POLLERR;
 395
 396         if (!q)
 397                 goto out;
 398
 399         mask = 0;
 400         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 401
 402         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 403                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 404
 405         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 406             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 407              sock_writeable(&q->sk)))
 408                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 409
 410 out:
 411         return mask;
 412 }
 413
 414 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 415                                                 size_t len, size_t linear,
 416                                                 int noblock, int *err)
 417 {
 418         struct sk_buff *skb;
 419
 420         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 421         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 422                 linear = len;
 423
 424         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 425                                    err);
 426         if (!skb)
 427                 return NULL;
 428
 429         skb_reserve(skb, prepad);
 430         skb_put(skb, linear);
 431         skb->data_len = len - linear;
 432         skb->len += len - linear;
 433
 434         return skb;
 435 }
 436
 437 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 438 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 439                                   int offset, size_t count)
 440 {
 441         int len = iov_length(from, count) - offset;
 442         int copy = skb_headlen(skb);
 443         int size, offset1 = 0;
 444         int i = 0;
 445
 446         /* Skip over from offset */
 447         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 448                 offset -= from->iov_len;
 449                 ++from;
 450                 --count;
 451         }
 452
 453         /* copy up to skb headlen */
 454         while (count && (copy > 0)) {
 455                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 456                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 457                                    size))
 458                         return -EFAULT;
 459                 if (copy > size) {
 460                         ++from;
 461                         --count;
 462                 }
 463                 copy -= size;
 464                 offset1 += size;
 465                 offset = 0;
 466         }
 467
 468         if (len == offset1)
 469                 return 0;
 470
 471         while (count--) {
 472                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 473                 int num_pages;
 474                 unsigned long base;
 475
 476                 len = from->iov_len - offset1;
 477                 if (!len) {
 478                         offset1 = 0;
 479                         ++from;
 480                         continue;
 481                 }
 482                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset1;
 483                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 484                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 485                 if ((num_pages != size) ||
 486                     (num_pages > MAX_SKB_FRAGS - skb_shinfo(skb)->nr_frags))
 487                         /* put_page is in skb free */
 488                         return -EFAULT;
 489                 skb->data_len += len;
 490                 skb->len += len;
 491                 skb->truesize += len;
 492                 atomic_add(len, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 493                 while (len) {
 494                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 495                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 496                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 497                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 498                         /* increase sk_wmem_alloc */
 499                         base += size;
 500                         len -= size;
 501                         i++;
 502                 }
 503                 offset1 = 0;
 504                 ++from;
 505         }
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 /*
 510  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 511  * be shared with the tun/tap driver.
 512  */
 513 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 514                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 515 {
 516         unsigned short gso_type = 0;
 517         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 518                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 519                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 520                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 521                         break;
 522                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 523                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 524                         break;
 525                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 526                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 527                         break;
 528                 default:
 529                         return -EINVAL;
 530                 }
 531
 532                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 533                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 534
 535                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 536                         return -EINVAL;
 537         }
 538
 539         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 540                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 541                                           vnet_hdr->csum_offset))
 542                         return -EINVAL;
 543         }
 544
 545         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 546                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 547                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 548
 549                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 550                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 551                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 552         }
 553         return 0;
 554 }
 555
 556 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 557                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 558 {
 559         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 560
 561         if (skb_is_gso(skb)) {
 562                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 563
 564                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 565                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 566                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 567                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 568                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 569                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 570                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 571                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 572                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 573                 else
 574                         BUG();
 575                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 576                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 577         } else
 578                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 579
 580         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 581                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 582                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 583                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 584         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 585                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 586         } /* else everything is zero */
 587
 588         return 0;
 589 }
 590
 591
 592 /* Get packet from user space buffer */
 593 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 594                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 595                                 size_t count, int noblock)
 596 {
 597         struct sk_buff *skb;
 598         struct macvlan_dev *vlan;
 599         unsigned long len = total_len;
 600         int err;
 601         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 602         int vnet_hdr_len = 0;
 603         int copylen;
 604         bool zerocopy = false;
 605
 606         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 607                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 608
 609                 err = -EINVAL;
 610                 if (len < vnet_hdr_len)
 611                         goto err;
 612                 len -= vnet_hdr_len;
 613
 614                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 615                                            sizeof(vnet_hdr));
 616                 if (err < 0)
 617                         goto err;
 618                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 619                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 620                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 621                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 622                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 623                 err = -EINVAL;
 624                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 625                         goto err;
 626         }
 627
 628         err = -EINVAL;
 629         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 630                 goto err;
 631
 632         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
 633                 zerocopy = true;
 634
 635         if (zerocopy) {
 636                 /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
 637                  * room for skb expand head in case it is used.
 638                  * The rest buffer is mapped from userspace.
 639                  */
 640                 copylen = vnet_hdr.hdr_len;
 641                 if (!copylen)
 642                         copylen = GOODCOPY_LEN;
 643         } else
 644                 copylen = len;
 645
 646         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 647                                 vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
 648         if (!skb)
 649                 goto err;
 650
 651         if (zerocopy) {
 652                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 653                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 654         } else
 655                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 656                                                    len);
 657         if (err)
 658                 goto err_kfree;
 659
 660         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 661         skb_reset_mac_header(skb);
 662         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 663
 664         if (vnet_hdr_len) {
 665                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 666                 if (err)
 667                         goto err_kfree;
 668         }
 669
 670         rcu_read_lock_bh();
 671         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 672         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 673         if (zerocopy)
 674                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 675         if (vlan)
 676                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 677         else
 678                 kfree_skb(skb);
 679         rcu_read_unlock_bh();
 680
 681         return total_len;
 682
 683 err_kfree:
 684         kfree_skb(skb);
 685
 686 err:
 687         rcu_read_lock_bh();
 688         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 689         if (vlan)
 690                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 691         rcu_read_unlock_bh();
 692
 693         return err;
 694 }
 695
 696 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 697                                  unsigned long count, loff_t pos)
 698 {
 699         struct file *file = iocb->ki_filp;
 700         ssize_t result = -ENOLINK;
 701         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 702
 703         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 704                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 705         return result;
 706 }
 707
 708 /* Put packet to the user space buffer */
 709 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 710                                 const struct sk_buff *skb,
 711                                 const struct iovec *iv, int len)
 712 {
 713         struct macvlan_dev *vlan;
 714         int ret;
 715         int vnet_hdr_len = 0;
 716
 717         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 718                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 719                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 720                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 721                         return -EINVAL;
 722
 723                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 724                 if (ret)
 725                         return ret;
 726
 727                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 728                         return -EFAULT;
 729         }
 730
 731         len = min_t(int, skb->len, len);
 732
 733         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len, len);
 734
 735         rcu_read_lock_bh();
 736         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 737         if (vlan)
 738                 macvlan_count_rx(vlan, len, ret == 0, 0);
 739         rcu_read_unlock_bh();
 740
 741         return ret ? ret : (len + vnet_hdr_len);
 742 }
 743
 744 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 745                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 746                                int noblock)
 747 {
 748         DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 749         struct sk_buff *skb;
 750         ssize_t ret = 0;
 751
 752         add_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 753         while (len) {
 754                 current->state = TASK_INTERRUPTIBLE;
 755
 756                 /* Read frames from the queue */
 757                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 758                 if (!skb) {
 759                         if (noblock) {
 760                                 ret = -EAGAIN;
 761                                 break;
 762                         }
 763                         if (signal_pending(current)) {
 764                                 ret = -ERESTARTSYS;
 765                                 break;
 766                         }
 767                         /* Nothing to read, let's sleep */
 768                         schedule();
 769                         continue;
 770                 }
 771                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 772                 kfree_skb(skb);
 773                 break;
 774         }
 775
 776         current->state = TASK_RUNNING;
 777         remove_wait_queue(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 778         return ret;
 779 }
 780
 781 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 782                                 unsigned long count, loff_t pos)
 783 {
 784         struct file *file = iocb->ki_filp;
 785         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 786         ssize_t len, ret = 0;
 787
 788         len = iov_length(iv, count);
 789         if (len < 0) {
 790                 ret = -EINVAL;
 791                 goto out;
 792         }
 793
 794         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 795         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 796 out:
 797         return ret;
 798 }
 799
 800 /*
 801  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 802  */
 803 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 804                           unsigned long arg)
 805 {
 806         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 807         struct macvlan_dev *vlan;
 808         void __user *argp = (void __user *)arg;
 809         struct ifreq __user *ifr = argp;
 810         unsigned int __user *up = argp;
 811         unsigned int u;
 812         int __user *sp = argp;
 813         int s;
 814         int ret;
 815
 816         switch (cmd) {
 817         case TUNSETIFF:
 818                 /* ignore the name, just look at flags */
 819                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 820                         return -EFAULT;
 821
 822                 ret = 0;
 823                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 824                         ret = -EINVAL;
 825                 else
 826                         q->flags = u;
 827
 828                 return ret;
 829
 830         case TUNGETIFF:
 831                 rcu_read_lock_bh();
 832                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 833                 if (vlan)
 834                         dev_hold(vlan->dev);
 835                 rcu_read_unlock_bh();
 836
 837                 if (!vlan)
 838                         return -ENOLINK;
 839
 840                 ret = 0;
 841                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 842                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 843                         ret = -EFAULT;
 844                 dev_put(vlan->dev);
 845                 return ret;
 846
 847         case TUNGETFEATURES:
 848                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 849                         return -EFAULT;
 850                 return 0;
 851
 852         case TUNSETSNDBUF:
 853                 if (get_user(u, up))
 854                         return -EFAULT;
 855
 856                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 857                 return 0;
 858
 859         case TUNGETVNETHDRSZ:
 860                 s = q->vnet_hdr_sz;
 861                 if (put_user(s, sp))
 862                         return -EFAULT;
 863                 return 0;
 864
 865         case TUNSETVNETHDRSZ:
 866                 if (get_user(s, sp))
 867                         return -EFAULT;
 868                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 869                         return -EINVAL;
 870
 871                 q->vnet_hdr_sz = s;
 872                 return 0;
 873
 874         case TUNSETOFFLOAD:
 875                 /* let the user check for future flags */
 876                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 877                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 878                         return -EINVAL;
 879
 880                 /* TODO: only accept frames with the features that
 881                          got enabled for forwarded frames */
 882                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 883                         return  -EINVAL;
 884                 return 0;
 885
 886         default:
 887                 return -EINVAL;
 888         }
 889 }
 890
 891 #ifdef CONFIG_COMPAT
 892 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 893                                  unsigned long arg)
 894 {
 895         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
 896 }
 897 #endif
 898
 899 static const struct file_operations macvtap_fops = {
 900         .owner          = THIS_MODULE,
 901         .open           = macvtap_open,
 902         .release        = macvtap_release,
 903         .aio_read       = macvtap_aio_read,
 904         .aio_write      = macvtap_aio_write,
 905         .poll           = macvtap_poll,
 906         .llseek         = no_llseek,
 907         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
 908 #ifdef CONFIG_COMPAT
 909         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
 910 #endif
 911 };
 912
 913 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 914                            struct msghdr *m, size_t total_len)
 915 {
 916         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 917         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
 918                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 919 }
 920
 921 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
 922                            struct msghdr *m, size_t total_len,
 923                            int flags)
 924 {
 925         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
 926         int ret;
 927         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
 928                 return -EINVAL;
 929         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
 930                           flags & MSG_DONTWAIT);
 931         if (ret > total_len) {
 932                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
 933                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
 934         }
 935         return ret;
 936 }
 937
 938 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
 939 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
 940         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
 941         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
 942 };
 943
 944 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
 945  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
 946  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
 947  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
 948 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
 949 {
 950         struct macvtap_queue *q;
 951         if (file->f_op != &macvtap_fops)
 952                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 953         q = file->private_data;
 954         if (!q)
 955                 return ERR_PTR(-EBADFD);
 956         return &q->sock;
 957 }
 958 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
 959
 960 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
 961                                 unsigned long event, void *ptr)
 962 {
 963         struct net_device *dev = ptr;
 964         struct device *classdev;
 965         dev_t devt;
 966
 967         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
 968                 return NOTIFY_DONE;
 969
 970
 971         switch (event) {
 972         case NETDEV_REGISTER:
 973                 /* Create the device node here after the network device has
 974                  * been registered but before register_netdevice has
 975                  * finished running.
 976                  */
 977                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), dev->ifindex);
 978                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
 979                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
 980                 if (IS_ERR(classdev))
 981                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
 982                 break;
 983         case NETDEV_UNREGISTER:
 984                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), dev->ifindex);
 985                 device_destroy(macvtap_class, devt);
 986                 break;
 987         }
 988
 989         return NOTIFY_DONE;
 990 }
 991
 992 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
 993         .notifier_call  = macvtap_device_event,
 994 };
 995
 996 static int macvtap_init(void)
 997 {
 998         int err;
 999
1000         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1001                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1002         if (err)
1003                 goto out1;
1004
1005         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1006         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1007         if (err)
1008                 goto out2;
1009
1010         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1011         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1012                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1013                 goto out3;
1014         }
1015
1016         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1017         if (err)
1018                 goto out4;
1019
1020         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1021         if (err)
1022                 goto out5;
1023
1024         return 0;
1025
1026 out5:
1027         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1028 out4:
1029         class_unregister(macvtap_class);
1030 out3:
1031         cdev_del(&macvtap_cdev);
1032 out2:
1033         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1034 out1:
1035         return err;
1036 }
1037 module_init(macvtap_init);
1038
1039 static void macvtap_exit(void)
1040 {
1041         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1042         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1043         class_unregister(macvtap_class);
1044         cdev_del(&macvtap_cdev);
1045         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1046 }
1047 module_exit(macvtap_exit);
1048
1049 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1050 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1051 MODULE_LICENSE("GPL");