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 /*
 540  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 541  * be shared with the tun/tap driver.
 542  */
 543 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 544                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 545 {
 546         unsigned short gso_type = 0;
 547         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 548                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 549                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 550                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 551                         break;
 552                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 553                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 554                         break;
 555                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 556                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 557                         break;
 558                 default:
 559                         return -EINVAL;
 560                 }
 561
 562                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 563                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 564
 565                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 566                         return -EINVAL;
 567         }
 568
 569         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 570                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 571                                           vnet_hdr->csum_offset))
 572                         return -EINVAL;
 573         }
 574
 575         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 576                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 577                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 578
 579                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 580                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 581                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 582         }
 583         return 0;
 584 }
 585
 586 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 587                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 588 {
 589         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 590
 591         if (skb_is_gso(skb)) {
 592                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 593
 594                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 595                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 596                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 597                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 598                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 599                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 600                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 601                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 602                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 603                 else
 604                         BUG();
 605                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 606                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 607         } else
 608                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 609
 610         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 611                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 612                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 613                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 614         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 615                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 616         } /* else everything is zero */
 617
 618         return 0;
 619 }
 620
 621 /* Get packet from user space buffer */
 622 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 623                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 624                                 size_t count, int noblock)
 625 {
 626         struct sk_buff *skb;
 627         struct macvlan_dev *vlan;
 628         unsigned long len = total_len;
 629         int err;
 630         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 631         int vnet_hdr_len = 0;
 632         int copylen = 0;
 633         bool zerocopy = false;
 634         size_t linear;
 635
 636         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 637                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 638
 639                 err = -EINVAL;
 640                 if (len < vnet_hdr_len)
 641                         goto err;
 642                 len -= vnet_hdr_len;
 643
 644                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 645                                            sizeof(vnet_hdr));
 646                 if (err < 0)
 647                         goto err;
 648                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 649                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 650                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 651                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 652                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 653                 err = -EINVAL;
 654                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 655                         goto err;
 656         }
 657
 658         err = -EINVAL;
 659         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 660                 goto err;
 661
 662         err = -EMSGSIZE;
 663         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 664                 goto err;
 665
 666         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 667                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ? vnet_hdr.hdr_len : GOODCOPY_LEN;
 668                 linear = copylen;
 669                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
 670                     <= MAX_SKB_FRAGS)
 671                         zerocopy = true;
 672         }
 673
 674         if (!zerocopy) {
 675                 copylen = len;
 676                 linear = vnet_hdr.hdr_len;
 677         }
 678
 679         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 680                                 linear, noblock, &err);
 681         if (!skb)
 682                 goto err;
 683
 684         if (zerocopy)
 685                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 686         else {
 687                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 688                                                    len);
 689                 if (!err && m && m->msg_control) {
 690                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 691                         uarg->callback(uarg, false);
 692                 }
 693         }
 694
 695         if (err)
 696                 goto err_kfree;
 697
 698         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 699         skb_reset_mac_header(skb);
 700         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 701
 702         if (vnet_hdr_len) {
 703                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 704                 if (err)
 705                         goto err_kfree;
 706         }
 707
 708         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 709
 710         rcu_read_lock();
 711         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 712         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 713         if (zerocopy) {
 714                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 715                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 716                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 717         }
 718         if (vlan)
 719                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 720         else
 721                 kfree_skb(skb);
 722         rcu_read_unlock();
 723
 724         return total_len;
 725
 726 err_kfree:
 727         kfree_skb(skb);
 728
 729 err:
 730         rcu_read_lock();
 731         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 732         if (vlan)
 733                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 734         rcu_read_unlock();
 735
 736         return err;
 737 }
 738
 739 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 740                                  unsigned long count, loff_t pos)
 741 {
 742         struct file *file = iocb->ki_filp;
 743         ssize_t result = -ENOLINK;
 744         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 745
 746         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 747                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 748         return result;
 749 }
 750
 751 /* Put packet to the user space buffer */
 752 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 753                                 const struct sk_buff *skb,
 754                                 const struct iovec *iv, int len)
 755 {
 756         struct macvlan_dev *vlan;
 757         int ret;
 758         int vnet_hdr_len = 0;
 759         int vlan_offset = 0;
 760         int copied;
 761
 762         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 763                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 764                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 765                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 766                         return -EINVAL;
 767
 768                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 769                 if (ret)
 770                         return ret;
 771
 772                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 773                         return -EFAULT;
 774         }
 775         copied = vnet_hdr_len;
 776
 777         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 778                 len = min_t(int, skb->len, len);
 779         else {
 780                 int copy;
 781                 struct {
 782                         __be16 h_vlan_proto;
 783                         __be16 h_vlan_TCI;
 784                 } veth;
 785                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 786                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 787
 788                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 789                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 790
 791                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 792                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 793                 len -= copy;
 794                 copied += copy;
 795                 if (ret || !len)
 796                         goto done;
 797
 798                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 799                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 800                 len -= copy;
 801                 copied += copy;
 802                 if (ret || !len)
 803                         goto done;
 804         }
 805
 806         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 807         copied += len;
 808
 809 done:
 810         rcu_read_lock();
 811         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 812         if (vlan)
 813                 macvlan_count_rx(vlan, copied - vnet_hdr_len, ret == 0, 0);
 814         rcu_read_unlock();
 815
 816         return ret ? ret : copied;
 817 }
 818
 819 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 820                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 821                                int noblock)
 822 {
 823         DEFINE_WAIT(wait);
 824         struct sk_buff *skb;
 825         ssize_t ret = 0;
 826
 827         while (len) {
 828                 if (!noblock)
 829                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 830                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 831
 832                 /* Read frames from the queue */
 833                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 834                 if (!skb) {
 835                         if (noblock) {
 836                                 ret = -EAGAIN;
 837                                 break;
 838                         }
 839                         if (signal_pending(current)) {
 840                                 ret = -ERESTARTSYS;
 841                                 break;
 842                         }
 843                         /* Nothing to read, let's sleep */
 844                         schedule();
 845                         continue;
 846                 }
 847                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 848                 kfree_skb(skb);
 849                 break;
 850         }
 851
 852         if (!noblock)
 853                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 854         return ret;
 855 }
 856
 857 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 858                                 unsigned long count, loff_t pos)
 859 {
 860         struct file *file = iocb->ki_filp;
 861         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 862         ssize_t len, ret = 0;
 863
 864         len = iov_length(iv, count);
 865         if (len < 0) {
 866                 ret = -EINVAL;
 867                 goto out;
 868         }
 869
 870         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 871         ret = min_t(ssize_t, ret, len); /* XXX copied from tun.c. Why? */
 872 out:
 873         return ret;
 874 }
 875
 876 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 877 {
 878         struct macvlan_dev *vlan;
 879
 880         ASSERT_RTNL();
 881         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 882         if (vlan)
 883                 dev_hold(vlan->dev);
 884
 885         return vlan;
 886 }
 887
 888 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 889 {
 890         dev_put(vlan->dev);
 891 }
 892
 893 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 894 {
 895         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 896         struct macvlan_dev *vlan;
 897         int ret;
 898
 899         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 900         if (!vlan)
 901                 return -EINVAL;
 902
 903         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 904                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 905         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 906                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 907         else
 908                 ret = -EINVAL;
 909
 910         macvtap_put_vlan(vlan);
 911         return ret;
 912 }
 913
 914 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 915 {
 916         struct macvlan_dev *vlan;
 917         netdev_features_t features;
 918         netdev_features_t feature_mask = 0;
 919
 920         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 921         if (!vlan)
 922                 return -ENOLINK;
 923
 924         features = vlan->dev->features;
 925
 926         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 927                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 928
 929                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 930                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 931                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 932                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 933                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 934                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 935                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 936                 }
 937
 938                 if (arg & TUN_F_UFO)
 939                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
 940         }
 941
 942         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 943          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 944          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 945          * does not support TSO.
 946          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 947          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 948          * user-space will not receive TSO frames.
 949          */
 950         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
 951                 features |= RX_OFFLOADS;
 952         else
 953                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 954
 955         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 956          * reflect user expectations.
 957          */
 958         vlan->tap_features = vlan->dev->features &
 959                             (feature_mask | ~TUN_OFFLOADS);
 960         vlan->set_features = features;
 961         netdev_update_features(vlan->dev);
 962
 963         return 0;
 964 }
 965
 966 /*
 967  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 968  */
 969 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 970                           unsigned long arg)
 971 {
 972         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 973         struct macvlan_dev *vlan;
 974         void __user *argp = (void __user *)arg;
 975         struct ifreq __user *ifr = argp;
 976         unsigned int __user *up = argp;
 977         unsigned int u;
 978         int __user *sp = argp;
 979         int s;
 980         int ret;
 981
 982         switch (cmd) {
 983         case TUNSETIFF:
 984                 /* ignore the name, just look at flags */
 985                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 986                         return -EFAULT;
 987
 988                 ret = 0;
 989                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
 990                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 991                         ret = -EINVAL;
 992                 else
 993                         q->flags = u;
 994
 995                 return ret;
 996
 997         case TUNGETIFF:
 998                 rtnl_lock();
 999                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1000                 if (!vlan) {
1001                         rtnl_unlock();
1002                         return -ENOLINK;
1003                 }
1004
1005                 ret = 0;
1006                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1007                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1008                         ret = -EFAULT;
1009                 macvtap_put_vlan(vlan);
1010                 rtnl_unlock();
1011                 return ret;
1012
1013         case TUNSETQUEUE:
1014                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1015                         return -EFAULT;
1016                 rtnl_lock();
1017                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1018                 rtnl_unlock();
1019                 return ret;
1020
1021         case TUNGETFEATURES:
1022                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1023                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1024                         return -EFAULT;
1025                 return 0;
1026
1027         case TUNSETSNDBUF:
1028                 if (get_user(u, up))
1029                         return -EFAULT;
1030
1031                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1032                 return 0;
1033
1034         case TUNGETVNETHDRSZ:
1035                 s = q->vnet_hdr_sz;
1036                 if (put_user(s, sp))
1037                         return -EFAULT;
1038                 return 0;
1039
1040         case TUNSETVNETHDRSZ:
1041                 if (get_user(s, sp))
1042                         return -EFAULT;
1043                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1044                         return -EINVAL;
1045
1046                 q->vnet_hdr_sz = s;
1047                 return 0;
1048
1049         case TUNSETOFFLOAD:
1050                 /* let the user check for future flags */
1051                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1052                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1053                         return -EINVAL;
1054
1055                 /* TODO: only accept frames with the features that
1056                          got enabled for forwarded frames */
1057                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
1058                         return  -EINVAL;
1059                 rtnl_lock();
1060                 ret = set_offload(q, arg);
1061                 rtnl_unlock();
1062                 return ret;
1063
1064         default:
1065                 return -EINVAL;
1066         }
1067 }
1068
1069 #ifdef CONFIG_COMPAT
1070 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1071                                  unsigned long arg)
1072 {
1073         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1074 }
1075 #endif
1076
1077 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1078         .owner          = THIS_MODULE,
1079         .open           = macvtap_open,
1080         .release        = macvtap_release,
1081         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1082         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1083         .poll           = macvtap_poll,
1084         .llseek         = no_llseek,
1085         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1086 #ifdef CONFIG_COMPAT
1087         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1088 #endif
1089 };
1090
1091 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1092                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1093 {
1094         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1095         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1096                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1097 }
1098
1099 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1100                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1101                            int flags)
1102 {
1103         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1104         int ret;
1105         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1106                 return -EINVAL;
1107         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1108                           flags & MSG_DONTWAIT);
1109         if (ret > total_len) {
1110                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1111                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1112         }
1113         return ret;
1114 }
1115
1116 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1117 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1118         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1119         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1120 };
1121
1122 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1123  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1124  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1125  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1126 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1127 {
1128         struct macvtap_queue *q;
1129         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1130                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1131         q = file->private_data;
1132         if (!q)
1133                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1134         return &q->sock;
1135 }
1136 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1137
1138 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1139                                 unsigned long event, void *ptr)
1140 {
1141         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1142         struct macvlan_dev *vlan;
1143         struct device *classdev;
1144         dev_t devt;
1145         int err;
1146
1147         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1148                 return NOTIFY_DONE;
1149
1150         vlan = netdev_priv(dev);
1151
1152         switch (event) {
1153         case NETDEV_REGISTER:
1154                 /* Create the device node here after the network device has
1155                  * been registered but before register_netdevice has
1156                  * finished running.
1157                  */
1158                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1159                 if (err)
1160                         return notifier_from_errno(err);
1161
1162                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1163                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1164                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1165                 if (IS_ERR(classdev)) {
1166                         macvtap_free_minor(vlan);
1167                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1168                 }
1169                 break;
1170         case NETDEV_UNREGISTER:
1171                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1172                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1173                 macvtap_free_minor(vlan);
1174                 break;
1175         }
1176
1177         return NOTIFY_DONE;
1178 }
1179
1180 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1181         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1182 };
1183
1184 static int macvtap_init(void)
1185 {
1186         int err;
1187
1188         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1189                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1190         if (err)
1191                 goto out1;
1192
1193         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1194         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1195         if (err)
1196                 goto out2;
1197
1198         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1199         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1200                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1201                 goto out3;
1202         }
1203
1204         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1205         if (err)
1206                 goto out4;
1207
1208         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1209         if (err)
1210                 goto out5;
1211
1212         return 0;
1213
1214 out5:
1215         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1216 out4:
1217         class_unregister(macvtap_class);
1218 out3:
1219         cdev_del(&macvtap_cdev);
1220 out2:
1221         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1222 out1:
1223         return err;
1224 }
1225 module_init(macvtap_init);
1226
1227 static void macvtap_exit(void)
1228 {
1229         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1230         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1231         class_unregister(macvtap_class);
1232         cdev_del(&macvtap_cdev);
1233         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1234 }
1235 module_exit(macvtap_exit);
1236
1237 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1238 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1239 MODULE_LICENSE("GPL");