]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/net/macvtap.c
Merge tag 'acpi-video-3.11' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rafael...
[karo-tx-linux.git] / 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/init.h>
15 #include <linux/wait.h>
16 #include <linux/cdev.h>
17 #include <linux/idr.h>
18 #include <linux/fs.h>
19
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 | NETIF_F_UFO)
70 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
71 /*
72  * RCU usage:
73  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
74  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
75  * or rtnl is held.
76  *
77  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
78  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
79  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
80  * macvtap_get_queue() fails.
81  *
82  * There may still be references to the struct sock inside of the
83  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
84  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
85  * when both our references and any pending SKBs are gone.
86  */
87
88 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
89                                 struct macvtap_queue *q)
90 {
91         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
92         int err = -EINVAL;
93
94         ASSERT_RTNL();
95
96         if (q->enabled)
97                 goto out;
98
99         err = 0;
100         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
101         q->queue_index = vlan->numvtaps;
102         q->enabled = true;
103
104         vlan->numvtaps++;
105 out:
106         return err;
107 }
108
109 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
110                              struct macvtap_queue *q)
111 {
112         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
113         int err = -EBUSY;
114
115         rtnl_lock();
116         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
117                 goto out;
118
119         err = 0;
120         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
121         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
122         sock_hold(&q->sk);
123
124         q->file = file;
125         q->queue_index = vlan->numvtaps;
126         q->enabled = true;
127         file->private_data = q;
128         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
129
130         vlan->numvtaps++;
131         vlan->numqueues++;
132
133 out:
134         rtnl_unlock();
135         return err;
136 }
137
138 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
139 {
140         struct macvlan_dev *vlan;
141         struct macvtap_queue *nq;
142
143         ASSERT_RTNL();
144         if (!q->enabled)
145                 return -EINVAL;
146
147         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
148
149         if (vlan) {
150                 int index = q->queue_index;
151                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
152                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
153                 nq->queue_index = index;
154
155                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
156                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
157                 q->enabled = false;
158
159                 vlan->numvtaps--;
160         }
161
162         return 0;
163 }
164
165 /*
166  * The file owning the queue got closed, give up both
167  * the reference that the files holds as well as the
168  * one from the macvlan_dev if that still exists.
169  *
170  * Using the spinlock makes sure that we don't get
171  * to the queue again after destroying it.
172  */
173 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
174 {
175         struct macvlan_dev *vlan;
176
177         rtnl_lock();
178         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
179
180         if (vlan) {
181                 if (q->enabled)
182                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
183
184                 vlan->numqueues--;
185                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
186                 sock_put(&q->sk);
187                 list_del_init(&q->next);
188         }
189
190         rtnl_unlock();
191
192         synchronize_rcu();
193         sock_put(&q->sk);
194 }
195
196 /*
197  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
198  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
199  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
200  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
201  * of this function.
202  */
203 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
204                                                struct sk_buff *skb)
205 {
206         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
207         struct macvtap_queue *tap = NULL;
208         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
209          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
210          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
211          * racing against queue removal.
212          */
213         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
214         __u32 rxq;
215
216         if (!numvtaps)
217                 goto out;
218
219         /* Check if we can use flow to select a queue */
220         rxq = skb_get_rxhash(skb);
221         if (rxq) {
222                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
223                 goto out;
224         }
225
226         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
227                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
228
229                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
230                         rxq -= numvtaps;
231
232                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
233                 goto out;
234         }
235
236         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
237 out:
238         return tap;
239 }
240
241 /*
242  * The net_device is going away, give up the reference
243  * that it holds on all queues and safely set the pointer
244  * from the queues to NULL.
245  */
246 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
247 {
248         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
249         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
250         int i, j = 0;
251
252         ASSERT_RTNL();
253         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
254                 list_del_init(&q->next);
255                 qlist[j++] = q;
256                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
257                 if (q->enabled)
258                         vlan->numvtaps--;
259                 vlan->numqueues--;
260         }
261         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
262                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
263         BUG_ON(vlan->numvtaps);
264         BUG_ON(vlan->numqueues);
265         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
266         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
267
268         for (--j; j >= 0; j--)
269                 sock_put(&qlist[j]->sk);
270 }
271
272 /*
273  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
274  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
275  * the skb and put it into the receive queue.
276  */
277 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
278 {
279         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
280         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
281         netdev_features_t features;
282         if (!q)
283                 goto drop;
284
285         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
286                 goto drop;
287
288         skb->dev = dev;
289         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
290          * according to users wishes.
291          */
292         features = netif_skb_features(skb) & vlan->tap_features;
293         if (netif_needs_gso(skb, features)) {
294                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
295
296                 if (IS_ERR(segs))
297                         goto drop;
298
299                 if (!segs) {
300                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
301                         goto wake_up;
302                 }
303
304                 kfree_skb(skb);
305                 while (segs) {
306                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
307
308                         segs->next = NULL;
309                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
310                         segs = nskb;
311                 }
312         } else {
313                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
314         }
315
316 wake_up:
317         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
318         return NET_RX_SUCCESS;
319
320 drop:
321         kfree_skb(skb);
322         return NET_RX_DROP;
323 }
324
325 /*
326  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
327  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
328  * forward, which macvlan cannot.
329  */
330 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
331 {
332         skb_push(skb, ETH_HLEN);
333         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
334 }
335
336 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
337 {
338         int retval = -ENOMEM;
339
340         mutex_lock(&minor_lock);
341         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
342         if (retval >= 0) {
343                 vlan->minor = retval;
344         } else if (retval == -ENOSPC) {
345                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
346                 retval = -EINVAL;
347         }
348         mutex_unlock(&minor_lock);
349         return retval < 0 ? retval : 0;
350 }
351
352 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
353 {
354         mutex_lock(&minor_lock);
355         if (vlan->minor) {
356                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
357                 vlan->minor = 0;
358         }
359         mutex_unlock(&minor_lock);
360 }
361
362 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
363 {
364         struct net_device *dev = NULL;
365         struct macvlan_dev *vlan;
366
367         mutex_lock(&minor_lock);
368         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
369         if (vlan) {
370                 dev = vlan->dev;
371                 dev_hold(dev);
372         }
373         mutex_unlock(&minor_lock);
374         return dev;
375 }
376
377 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
378                            struct net_device *dev,
379                            struct nlattr *tb[],
380                            struct nlattr *data[])
381 {
382         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
383         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
384
385         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
386          * tap support all offloads also.
387          */
388         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
389
390         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
391          * because we can't undo what it does.
392          */
393         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
394                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
395 }
396
397 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
398                             struct list_head *head)
399 {
400         macvtap_del_queues(dev);
401         macvlan_dellink(dev, head);
402 }
403
404 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
405 {
406         macvlan_common_setup(dev);
407         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
408 }
409
410 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
411         .kind           = "macvtap",
412         .setup          = macvtap_setup,
413         .newlink        = macvtap_newlink,
414         .dellink        = macvtap_dellink,
415 };
416
417
418 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
419 {
420         wait_queue_head_t *wqueue;
421
422         if (!sock_writeable(sk) ||
423             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
424                 return;
425
426         wqueue = sk_sleep(sk);
427         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
428                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
429 }
430
431 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
432 {
433         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
434 }
435
436 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
437 {
438         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
439         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
440         struct macvtap_queue *q;
441         int err;
442
443         err = -ENODEV;
444         if (!dev)
445                 goto out;
446
447         err = -ENOMEM;
448         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
449                                              &macvtap_proto);
450         if (!q)
451                 goto out;
452
453         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
454         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
455         q->sock.type = SOCK_RAW;
456         q->sock.state = SS_CONNECTED;
457         q->sock.file = file;
458         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
459         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
460         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
461         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
462         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
463         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
464
465         /*
466          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
467          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
468          *
469          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
470          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
471          */
472         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
473                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
474
475         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
476         if (err)
477                 sock_put(&q->sk);
478
479 out:
480         if (dev)
481                 dev_put(dev);
482
483         return err;
484 }
485
486 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
487 {
488         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
489         macvtap_put_queue(q);
490         return 0;
491 }
492
493 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
494 {
495         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
496         unsigned int mask = POLLERR;
497
498         if (!q)
499                 goto out;
500
501         mask = 0;
502         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
503
504         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
505                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
506
507         if (sock_writeable(&q->sk) ||
508             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
509              sock_writeable(&q->sk)))
510                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
511
512 out:
513         return mask;
514 }
515
516 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
517                                                 size_t len, size_t linear,
518                                                 int noblock, int *err)
519 {
520         struct sk_buff *skb;
521
522         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
523         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
524                 linear = len;
525
526         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
527                                    err);
528         if (!skb)
529                 return NULL;
530
531         skb_reserve(skb, prepad);
532         skb_put(skb, linear);
533         skb->data_len = len - linear;
534         skb->len += len - linear;
535
536         return skb;
537 }
538
539 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
540 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
541                                   int offset, size_t count)
542 {
543         int len = iov_length(from, count) - offset;
544         int copy = skb_headlen(skb);
545         int size, offset1 = 0;
546         int i = 0;
547
548         /* Skip over from offset */
549         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
550                 offset -= from->iov_len;
551                 ++from;
552                 --count;
553         }
554
555         /* copy up to skb headlen */
556         while (count && (copy > 0)) {
557                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
558                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
559                                    size))
560                         return -EFAULT;
561                 if (copy > size) {
562                         ++from;
563                         --count;
564                         offset = 0;
565                 } else
566                         offset += size;
567                 copy -= size;
568                 offset1 += size;
569         }
570
571         if (len == offset1)
572                 return 0;
573
574         while (count--) {
575                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
576                 int num_pages;
577                 unsigned long base;
578                 unsigned long truesize;
579
580                 len = from->iov_len - offset;
581                 if (!len) {
582                         offset = 0;
583                         ++from;
584                         continue;
585                 }
586                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
587                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
588                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
589                         return -EMSGSIZE;
590                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
591                 if (num_pages != size) {
592                         int j;
593
594                         for (j = 0; j < num_pages; j++)
595                                 put_page(page[i + j]);
596                         return -EFAULT;
597                 }
598                 truesize = size * PAGE_SIZE;
599                 skb->data_len += len;
600                 skb->len += len;
601                 skb->truesize += truesize;
602                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
603                 while (len) {
604                         int off = base & ~PAGE_MASK;
605                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
606                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
607                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
608                         /* increase sk_wmem_alloc */
609                         base += size;
610                         len -= size;
611                         i++;
612                 }
613                 offset = 0;
614                 ++from;
615         }
616         return 0;
617 }
618
619 /*
620  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
621  * be shared with the tun/tap driver.
622  */
623 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
624                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
625 {
626         unsigned short gso_type = 0;
627         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
628                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
629                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
630                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
631                         break;
632                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
633                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
634                         break;
635                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
636                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
637                         break;
638                 default:
639                         return -EINVAL;
640                 }
641
642                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
643                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
644
645                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
646                         return -EINVAL;
647         }
648
649         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
650                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
651                                           vnet_hdr->csum_offset))
652                         return -EINVAL;
653         }
654
655         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
656                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
657                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
658
659                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
660                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
661                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
662         }
663         return 0;
664 }
665
666 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
667                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
668 {
669         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
670
671         if (skb_is_gso(skb)) {
672                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
673
674                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
675                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
676                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
677                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
678                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
679                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
680                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
681                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
682                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
683                 else
684                         BUG();
685                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
686                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
687         } else
688                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
689
690         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
691                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
692                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
693                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
694         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
695                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
696         } /* else everything is zero */
697
698         return 0;
699 }
700
701 static unsigned long iov_pages(const struct iovec *iv, int offset,
702                                unsigned long nr_segs)
703 {
704         unsigned long seg, base;
705         int pages = 0, len, size;
706
707         while (nr_segs && (offset >= iv->iov_len)) {
708                 offset -= iv->iov_len;
709                 ++iv;
710                 --nr_segs;
711         }
712
713         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
714                 base = (unsigned long)iv[seg].iov_base + offset;
715                 len = iv[seg].iov_len - offset;
716                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
717                 pages += size;
718                 offset = 0;
719         }
720
721         return pages;
722 }
723
724 /* Get packet from user space buffer */
725 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
726                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
727                                 size_t count, int noblock)
728 {
729         struct sk_buff *skb;
730         struct macvlan_dev *vlan;
731         unsigned long len = total_len;
732         int err;
733         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
734         int vnet_hdr_len = 0;
735         int copylen = 0;
736         bool zerocopy = false;
737         size_t linear;
738
739         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
740                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
741
742                 err = -EINVAL;
743                 if (len < vnet_hdr_len)
744                         goto err;
745                 len -= vnet_hdr_len;
746
747                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
748                                            sizeof(vnet_hdr));
749                 if (err < 0)
750                         goto err;
751                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
752                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
753                                                         vnet_hdr.hdr_len)
754                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
755                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
756                 err = -EINVAL;
757                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
758                         goto err;
759         }
760
761         err = -EINVAL;
762         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
763                 goto err;
764
765         err = -EMSGSIZE;
766         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
767                 goto err;
768
769         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
770                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ? vnet_hdr.hdr_len : GOODCOPY_LEN;
771                 linear = copylen;
772                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
773                     <= MAX_SKB_FRAGS)
774                         zerocopy = true;
775         }
776
777         if (!zerocopy) {
778                 copylen = len;
779                 linear = vnet_hdr.hdr_len;
780         }
781
782         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
783                                 linear, noblock, &err);
784         if (!skb)
785                 goto err;
786
787         if (zerocopy)
788                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
789         else {
790                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
791                                                    len);
792                 if (!err && m && m->msg_control) {
793                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
794                         uarg->callback(uarg, false);
795                 }
796         }
797
798         if (err)
799                 goto err_kfree;
800
801         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
802         skb_reset_mac_header(skb);
803         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
804
805         if (vnet_hdr_len) {
806                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
807                 if (err)
808                         goto err_kfree;
809         }
810
811         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
812
813         rcu_read_lock();
814         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
815         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
816         if (zerocopy) {
817                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
818                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
819                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
820         }
821         if (vlan)
822                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
823         else
824                 kfree_skb(skb);
825         rcu_read_unlock();
826
827         return total_len;
828
829 err_kfree:
830         kfree_skb(skb);
831
832 err:
833         rcu_read_lock();
834         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
835         if (vlan)
836                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
837         rcu_read_unlock();
838
839         return err;
840 }
841
842 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
843                                  unsigned long count, loff_t pos)
844 {
845         struct file *file = iocb->ki_filp;
846         ssize_t result = -ENOLINK;
847         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
848
849         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
850                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
851         return result;
852 }
853
854 /* Put packet to the user space buffer */
855 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
856                                 const struct sk_buff *skb,
857                                 const struct iovec *iv, int len)
858 {
859         struct macvlan_dev *vlan;
860         int ret;
861         int vnet_hdr_len = 0;
862         int vlan_offset = 0;
863         int copied;
864
865         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
866                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
867                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
868                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
869                         return -EINVAL;
870
871                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
872                 if (ret)
873                         return ret;
874
875                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
876                         return -EFAULT;
877         }
878         copied = vnet_hdr_len;
879
880         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
881                 len = min_t(int, skb->len, len);
882         else {
883                 int copy;
884                 struct {
885                         __be16 h_vlan_proto;
886                         __be16 h_vlan_TCI;
887                 } veth;
888                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
889                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
890
891                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
892                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
893
894                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
895                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
896                 len -= copy;
897                 copied += copy;
898                 if (ret || !len)
899                         goto done;
900
901                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
902                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
903                 len -= copy;
904                 copied += copy;
905                 if (ret || !len)
906                         goto done;
907         }
908
909         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
910         copied += len;
911
912 done:
913         rcu_read_lock();
914         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
915         if (vlan)
916                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
917         rcu_read_unlock();
918
919         return ret ? ret : copied;
920 }
921
922 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
923                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
924                                int noblock)
925 {
926         DEFINE_WAIT(wait);
927         struct sk_buff *skb;
928         ssize_t ret = 0;
929
930         while (len) {
931                 if (!noblock)
932                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
933                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
934
935                 /* Read frames from the queue */
936                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
937                 if (!skb) {
938                         if (noblock) {
939                                 ret = -EAGAIN;
940                                 break;
941                         }
942                         if (signal_pending(current)) {
943                                 ret = -ERESTARTSYS;
944                                 break;
945                         }
946                         /* Nothing to read, let's sleep */
947                         schedule();
948                         continue;
949                 }
950                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
951                 kfree_skb(skb);
952                 break;
953         }
954
955         if (!noblock)
956                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
957         return ret;
958 }
959
960 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
961                                 unsigned long count, loff_t pos)
962 {
963         struct file *file = iocb->ki_filp;
964         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
965         ssize_t len, ret = 0;
966
967         len = iov_length(iv, count);
968         if (len < 0) {
969                 ret = -EINVAL;
970                 goto out;
971         }
972
973         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
974         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
975 out:
976         return ret;
977 }
978
979 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
980 {
981         struct macvlan_dev *vlan;
982
983         ASSERT_RTNL();
984         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
985         if (vlan)
986                 dev_hold(vlan->dev);
987
988         return vlan;
989 }
990
991 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
992 {
993         dev_put(vlan->dev);
994 }
995
996 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
997 {
998         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
999         struct macvlan_dev *vlan;
1000         int ret;
1001
1002         vlan = macvtap_get_vlan(q);
1003         if (!vlan)
1004                 return -EINVAL;
1005
1006         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
1007                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
1008         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
1009                 ret = macvtap_disable_queue(q);
1010         else
1011                 ret = -EINVAL;
1012
1013         macvtap_put_vlan(vlan);
1014         return ret;
1015 }
1016
1017 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
1018 {
1019         struct macvlan_dev *vlan;
1020         netdev_features_t features;
1021         netdev_features_t feature_mask = 0;
1022
1023         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
1024         if (!vlan)
1025                 return -ENOLINK;
1026
1027         features = vlan->dev->features;
1028
1029         if (arg & TUN_F_CSUM) {
1030                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
1031
1032                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
1033                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
1034                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
1035                         if (arg & TUN_F_TSO4)
1036                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
1037                         if (arg & TUN_F_TSO6)
1038                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
1039                 }
1040
1041                 if (arg & TUN_F_UFO)
1042                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
1043         }
1044
1045         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
1046          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
1047          * accept TSO frames and turning it off means that user space
1048          * does not support TSO.
1049          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
1050          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
1051          * user-space will not receive TSO frames.
1052          */
1053         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
1054                 features |= RX_OFFLOADS;
1055         else
1056                 features &= ~RX_OFFLOADS;
1057
1058         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
1059          * reflect user expectations.
1060          */
1061         vlan->tap_features = vlan->dev->features &
1062                             (feature_mask | ~TUN_OFFLOADS);
1063         vlan->set_features = features;
1064         netdev_update_features(vlan->dev);
1065
1066         return 0;
1067 }
1068
1069 /*
1070  * provide compatibility with generic tun/tap interface
1071  */
1072 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1073                           unsigned long arg)
1074 {
1075         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1076         struct macvlan_dev *vlan;
1077         void __user *argp = (void __user *)arg;
1078         struct ifreq __user *ifr = argp;
1079         unsigned int __user *up = argp;
1080         unsigned int u;
1081         int __user *sp = argp;
1082         int s;
1083         int ret;
1084
1085         switch (cmd) {
1086         case TUNSETIFF:
1087                 /* ignore the name, just look at flags */
1088                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1089                         return -EFAULT;
1090
1091                 ret = 0;
1092                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
1093                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1094                         ret = -EINVAL;
1095                 else
1096                         q->flags = u;
1097
1098                 return ret;
1099
1100         case TUNGETIFF:
1101                 rtnl_lock();
1102                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1103                 if (!vlan) {
1104                         rtnl_unlock();
1105                         return -ENOLINK;
1106                 }
1107
1108                 ret = 0;
1109                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1110                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1111                         ret = -EFAULT;
1112                 macvtap_put_vlan(vlan);
1113                 rtnl_unlock();
1114                 return ret;
1115
1116         case TUNSETQUEUE:
1117                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1118                         return -EFAULT;
1119                 rtnl_lock();
1120                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1121                 rtnl_unlock();
1122                 return ret;
1123
1124         case TUNGETFEATURES:
1125                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1126                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1127                         return -EFAULT;
1128                 return 0;
1129
1130         case TUNSETSNDBUF:
1131                 if (get_user(u, up))
1132                         return -EFAULT;
1133
1134                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1135                 return 0;
1136
1137         case TUNGETVNETHDRSZ:
1138                 s = q->vnet_hdr_sz;
1139                 if (put_user(s, sp))
1140                         return -EFAULT;
1141                 return 0;
1142
1143         case TUNSETVNETHDRSZ:
1144                 if (get_user(s, sp))
1145                         return -EFAULT;
1146                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1147                         return -EINVAL;
1148
1149                 q->vnet_hdr_sz = s;
1150                 return 0;
1151
1152         case TUNSETOFFLOAD:
1153                 /* let the user check for future flags */
1154                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1155                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1156                         return -EINVAL;
1157
1158                 /* TODO: only accept frames with the features that
1159                          got enabled for forwarded frames */
1160                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
1161                         return  -EINVAL;
1162                 rtnl_lock();
1163                 ret = set_offload(q, arg);
1164                 rtnl_unlock();
1165                 return ret;
1166
1167         default:
1168                 return -EINVAL;
1169         }
1170 }
1171
1172 #ifdef CONFIG_COMPAT
1173 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1174                                  unsigned long arg)
1175 {
1176         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1177 }
1178 #endif
1179
1180 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1181         .owner          = THIS_MODULE,
1182         .open           = macvtap_open,
1183         .release        = macvtap_release,
1184         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1185         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1186         .poll           = macvtap_poll,
1187         .llseek         = no_llseek,
1188         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1189 #ifdef CONFIG_COMPAT
1190         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1191 #endif
1192 };
1193
1194 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1195                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1196 {
1197         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1198         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1199                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1200 }
1201
1202 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1203                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1204                            int flags)
1205 {
1206         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1207         int ret;
1208         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1209                 return -EINVAL;
1210         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1211                           flags & MSG_DONTWAIT);
1212         if (ret > total_len) {
1213                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1214                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1215         }
1216         return ret;
1217 }
1218
1219 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1220 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1221         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1222         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1223 };
1224
1225 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1226  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1227  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1228  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1229 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1230 {
1231         struct macvtap_queue *q;
1232         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1233                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1234         q = file->private_data;
1235         if (!q)
1236                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1237         return &q->sock;
1238 }
1239 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1240
1241 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1242                                 unsigned long event, void *ptr)
1243 {
1244         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1245         struct macvlan_dev *vlan;
1246         struct device *classdev;
1247         dev_t devt;
1248         int err;
1249
1250         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1251                 return NOTIFY_DONE;
1252
1253         vlan = netdev_priv(dev);
1254
1255         switch (event) {
1256         case NETDEV_REGISTER:
1257                 /* Create the device node here after the network device has
1258                  * been registered but before register_netdevice has
1259                  * finished running.
1260                  */
1261                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1262                 if (err)
1263                         return notifier_from_errno(err);
1264
1265                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1266                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1267                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1268                 if (IS_ERR(classdev)) {
1269                         macvtap_free_minor(vlan);
1270                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1271                 }
1272                 break;
1273         case NETDEV_UNREGISTER:
1274                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1275                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1276                 macvtap_free_minor(vlan);
1277                 break;
1278         }
1279
1280         return NOTIFY_DONE;
1281 }
1282
1283 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1284         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1285 };
1286
1287 static int macvtap_init(void)
1288 {
1289         int err;
1290
1291         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1292                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1293         if (err)
1294                 goto out1;
1295
1296         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1297         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1298         if (err)
1299                 goto out2;
1300
1301         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1302         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1303                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1304                 goto out3;
1305         }
1306
1307         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1308         if (err)
1309                 goto out4;
1310
1311         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1312         if (err)
1313                 goto out5;
1314
1315         return 0;
1316
1317 out5:
1318         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1319 out4:
1320         class_unregister(macvtap_class);
1321 out3:
1322         cdev_del(&macvtap_cdev);
1323 out2:
1324         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1325 out1:
1326         return err;
1327 }
1328 module_init(macvtap_init);
1329
1330 static void macvtap_exit(void)
1331 {
1332         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1333         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1334         class_unregister(macvtap_class);
1335         cdev_del(&macvtap_cdev);
1336         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1337 }
1338 module_exit(macvtap_exit);
1339
1340 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1341 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1342 MODULE_LICENSE("GPL");