drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/wait.h>
  15 #include <linux/cdev.h>
  16 #include <linux/idr.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18
  19 #include <net/net_namespace.h>
  20 #include <net/rtnetlink.h>
  21 #include <net/sock.h>
  22 #include <linux/virtio_net.h>
  23
  24 /*
  25  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  26  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  27  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  28  * implemented in hardware on the underlying device.
  29  *
  30  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  31  * mechanism.
  32  *
  33  */
  34 struct macvtap_queue {
  35         struct sock sk;
  36         struct socket sock;
  37         struct socket_wq wq;
  38         int vnet_hdr_sz;
  39         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  40         struct file *file;
  41         unsigned int flags;
  42         u16 queue_index;
  43         bool enabled;
  44         struct list_head next;
  45 };
  46
  47 static struct proto macvtap_proto = {
  48         .name = "macvtap",
  49         .owner = THIS_MODULE,
  50         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  51 };
  52
  53 /*
  54  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  55  */
  56 static dev_t macvtap_major;
  57 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  58 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  59 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  60
  61 #define GOODCOPY_LEN 128
  62 static struct class *macvtap_class;
  63 static struct cdev macvtap_cdev;
  64
  65 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  66
  67 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  68                       NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)
  69 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  70 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
  71
  72 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
  73 {
  74         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
  75 }
  76
  77 /*
  78  * RCU usage:
  79  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  80  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  81  * or rtnl is held.
  82  *
  83  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  84  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  85  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  86  * macvtap_get_queue() fails.
  87  *
  88  * There may still be references to the struct sock inside of the
  89  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  90  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  91  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  92  */
  93
  94 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
  95                                 struct macvtap_queue *q)
  96 {
  97         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
  98         int err = -EINVAL;
  99
 100         ASSERT_RTNL();
 101
 102         if (q->enabled)
 103                 goto out;
 104
 105         err = 0;
 106         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 107         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 108         q->enabled = true;
 109
 110         vlan->numvtaps++;
 111 out:
 112         return err;
 113 }
 114
 115 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 116                              struct macvtap_queue *q)
 117 {
 118         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 119         int err = -EBUSY;
 120
 121         rtnl_lock();
 122         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 123                 goto out;
 124
 125         err = 0;
 126         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 127         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 128         sock_hold(&q->sk);
 129
 130         q->file = file;
 131         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 132         q->enabled = true;
 133         file->private_data = q;
 134         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 135
 136         vlan->numvtaps++;
 137         vlan->numqueues++;
 138
 139 out:
 140         rtnl_unlock();
 141         return err;
 142 }
 143
 144 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 145 {
 146         struct macvlan_dev *vlan;
 147         struct macvtap_queue *nq;
 148
 149         ASSERT_RTNL();
 150         if (!q->enabled)
 151                 return -EINVAL;
 152
 153         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 154
 155         if (vlan) {
 156                 int index = q->queue_index;
 157                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 158                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 159                 nq->queue_index = index;
 160
 161                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 162                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 163                 q->enabled = false;
 164
 165                 vlan->numvtaps--;
 166         }
 167
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * The file owning the queue got closed, give up both
 173  * the reference that the files holds as well as the
 174  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 175  *
 176  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 177  * to the queue again after destroying it.
 178  */
 179 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 180 {
 181         struct macvlan_dev *vlan;
 182
 183         rtnl_lock();
 184         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 185
 186         if (vlan) {
 187                 if (q->enabled)
 188                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 189
 190                 vlan->numqueues--;
 191                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 192                 sock_put(&q->sk);
 193                 list_del_init(&q->next);
 194         }
 195
 196         rtnl_unlock();
 197
 198         synchronize_rcu();
 199         sock_put(&q->sk);
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 204  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 205  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 206  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 207  * of this function.
 208  */
 209 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 210                                                struct sk_buff *skb)
 211 {
 212         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 213         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 214         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 215          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 216          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 217          * racing against queue removal.
 218          */
 219         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 220         __u32 rxq;
 221
 222         if (!numvtaps)
 223                 goto out;
 224
 225         /* Check if we can use flow to select a queue */
 226         rxq = skb_get_hash(skb);
 227         if (rxq) {
 228                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 229                 goto out;
 230         }
 231
 232         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 233                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 234
 235                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 236                         rxq -= numvtaps;
 237
 238                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 239                 goto out;
 240         }
 241
 242         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 243 out:
 244         return tap;
 245 }
 246
 247 /*
 248  * The net_device is going away, give up the reference
 249  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 250  * from the queues to NULL.
 251  */
 252 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 253 {
 254         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 255         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 256         int i, j = 0;
 257
 258         ASSERT_RTNL();
 259         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 260                 list_del_init(&q->next);
 261                 qlist[j++] = q;
 262                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 263                 if (q->enabled)
 264                         vlan->numvtaps--;
 265                 vlan->numqueues--;
 266         }
 267         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 268                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 269         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 270         BUG_ON(vlan->numqueues);
 271         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 272         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 273
 274         for (--j; j >= 0; j--)
 275                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 276 }
 277
 278 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
 279 {
 280         struct sk_buff *skb = *pskb;
 281         struct net_device *dev = skb->dev;
 282         struct macvlan_dev *vlan;
 283         struct macvtap_queue *q;
 284         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
 285
 286         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
 287         if (!vlan)
 288                 return RX_HANDLER_PASS;
 289
 290         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 291         if (!q)
 292                 return RX_HANDLER_PASS;
 293
 294         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 295                 goto drop;
 296
 297         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 298
 299         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
 300          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
 301          * enabled.
 302          */
 303         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
 304                 features |= vlan->tap_features;
 305         if (netif_needs_gso(skb, features)) {
 306                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
 307
 308                 if (IS_ERR(segs))
 309                         goto drop;
 310
 311                 if (!segs) {
 312                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 313                         goto wake_up;
 314                 }
 315
 316                 kfree_skb(skb);
 317                 while (segs) {
 318                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
 319
 320                         segs->next = NULL;
 321                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
 322                         segs = nskb;
 323                 }
 324         } else {
 325                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
 326                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
 327                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
 328                  *        check, we either support them all or none.
 329                  */
 330                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 331                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
 332                     skb_checksum_help(skb))
 333                         goto drop;
 334                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 335         }
 336
 337 wake_up:
 338         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 339         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 340
 341 drop:
 342         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
 343         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
 344         kfree_skb(skb);
 345         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 346 }
 347
 348 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 349 {
 350         int retval = -ENOMEM;
 351
 352         mutex_lock(&minor_lock);
 353         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 354         if (retval >= 0) {
 355                 vlan->minor = retval;
 356         } else if (retval == -ENOSPC) {
 357                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 358                 retval = -EINVAL;
 359         }
 360         mutex_unlock(&minor_lock);
 361         return retval < 0 ? retval : 0;
 362 }
 363
 364 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 365 {
 366         mutex_lock(&minor_lock);
 367         if (vlan->minor) {
 368                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 369                 vlan->minor = 0;
 370         }
 371         mutex_unlock(&minor_lock);
 372 }
 373
 374 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 375 {
 376         struct net_device *dev = NULL;
 377         struct macvlan_dev *vlan;
 378
 379         mutex_lock(&minor_lock);
 380         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 381         if (vlan) {
 382                 dev = vlan->dev;
 383                 dev_hold(dev);
 384         }
 385         mutex_unlock(&minor_lock);
 386         return dev;
 387 }
 388
 389 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 390                            struct net_device *dev,
 391                            struct nlattr *tb[],
 392                            struct nlattr *data[])
 393 {
 394         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 395         int err;
 396
 397         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 398
 399         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 400          * tap support all offloads also.
 401          */
 402         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 403
 404         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
 405         if (err)
 406                 return err;
 407
 408         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 409          * because we can't undo what it does.
 410          */
 411         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
 412 }
 413
 414 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 415                             struct list_head *head)
 416 {
 417         netdev_rx_handler_unregister(dev);
 418         macvtap_del_queues(dev);
 419         macvlan_dellink(dev, head);
 420 }
 421
 422 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 423 {
 424         macvlan_common_setup(dev);
 425         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 426 }
 427
 428 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 429         .kind           = "macvtap",
 430         .setup          = macvtap_setup,
 431         .newlink        = macvtap_newlink,
 432         .dellink        = macvtap_dellink,
 433 };
 434
 435
 436 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 437 {
 438         wait_queue_head_t *wqueue;
 439
 440         if (!sock_writeable(sk) ||
 441             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 442                 return;
 443
 444         wqueue = sk_sleep(sk);
 445         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 446                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 447 }
 448
 449 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 450 {
 451         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 452 }
 453
 454 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 455 {
 456         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 457         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 458         struct macvtap_queue *q;
 459         int err;
 460
 461         err = -ENODEV;
 462         if (!dev)
 463                 goto out;
 464
 465         err = -ENOMEM;
 466         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 467                                              &macvtap_proto);
 468         if (!q)
 469                 goto out;
 470
 471         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 472         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 473         q->sock.type = SOCK_RAW;
 474         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 475         q->sock.file = file;
 476         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 477         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 478         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 479         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 480         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 481         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 482
 483         /*
 484          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 485          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 486          *
 487          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 488          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 489          */
 490         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 491                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 492
 493         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 494         if (err)
 495                 sock_put(&q->sk);
 496
 497 out:
 498         if (dev)
 499                 dev_put(dev);
 500
 501         return err;
 502 }
 503
 504 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 505 {
 506         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 507         macvtap_put_queue(q);
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 512 {
 513         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 514         unsigned int mask = POLLERR;
 515
 516         if (!q)
 517                 goto out;
 518
 519         mask = 0;
 520         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 521
 522         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 523                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 524
 525         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 526             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 527              sock_writeable(&q->sk)))
 528                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 529
 530 out:
 531         return mask;
 532 }
 533
 534 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 535                                                 size_t len, size_t linear,
 536                                                 int noblock, int *err)
 537 {
 538         struct sk_buff *skb;
 539
 540         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 541         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 542                 linear = len;
 543
 544         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 545                                    err, 0);
 546         if (!skb)
 547                 return NULL;
 548
 549         skb_reserve(skb, prepad);
 550         skb_put(skb, linear);
 551         skb->data_len = len - linear;
 552         skb->len += len - linear;
 553
 554         return skb;
 555 }
 556
 557 /*
 558  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 559  * be shared with the tun/tap driver.
 560  */
 561 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 562                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 563 {
 564         unsigned short gso_type = 0;
 565         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 566                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 567                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 568                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 569                         break;
 570                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 571                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 572                         break;
 573                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 574                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 575                         break;
 576                 default:
 577                         return -EINVAL;
 578                 }
 579
 580                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 581                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 582
 583                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 584                         return -EINVAL;
 585         }
 586
 587         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 588                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 589                                           vnet_hdr->csum_offset))
 590                         return -EINVAL;
 591         }
 592
 593         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 594                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 595                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 596
 597                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 598                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 599                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 600         }
 601         return 0;
 602 }
 603
 604 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 605                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 606 {
 607         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 608
 609         if (skb_is_gso(skb)) {
 610                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 611
 612                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 613                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 614                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 615                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 616                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 617                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 618                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 619                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 620                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 621                 else
 622                         BUG();
 623                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 624                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 625         } else
 626                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 627
 628         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 629                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 630                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 631                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 632         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 633                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 634         } /* else everything is zero */
 635 }
 636
 637 /* Get packet from user space buffer */
 638 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 639                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 640                                 size_t count, int noblock)
 641 {
 642         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(NET_IP_ALIGN);
 643         struct sk_buff *skb;
 644         struct macvlan_dev *vlan;
 645         unsigned long len = total_len;
 646         int err;
 647         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 648         int vnet_hdr_len = 0;
 649         int copylen = 0;
 650         bool zerocopy = false;
 651         size_t linear;
 652
 653         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 654                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 655
 656                 err = -EINVAL;
 657                 if (len < vnet_hdr_len)
 658                         goto err;
 659                 len -= vnet_hdr_len;
 660
 661                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 662                                            sizeof(vnet_hdr));
 663                 if (err < 0)
 664                         goto err;
 665                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 666                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 667                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 668                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 669                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 670                 err = -EINVAL;
 671                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 672                         goto err;
 673         }
 674
 675         err = -EINVAL;
 676         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 677                 goto err;
 678
 679         err = -EMSGSIZE;
 680         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 681                 goto err;
 682
 683         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 684                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ? vnet_hdr.hdr_len : GOODCOPY_LEN;
 685                 if (copylen > good_linear)
 686                         copylen = good_linear;
 687                 linear = copylen;
 688                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
 689                     <= MAX_SKB_FRAGS)
 690                         zerocopy = true;
 691         }
 692
 693         if (!zerocopy) {
 694                 copylen = len;
 695                 if (vnet_hdr.hdr_len > good_linear)
 696                         linear = good_linear;
 697                 else
 698                         linear = vnet_hdr.hdr_len;
 699         }
 700
 701         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 702                                 linear, noblock, &err);
 703         if (!skb)
 704                 goto err;
 705
 706         if (zerocopy)
 707                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 708         else {
 709                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 710                                                    len);
 711                 if (!err && m && m->msg_control) {
 712                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 713                         uarg->callback(uarg, false);
 714                 }
 715         }
 716
 717         if (err)
 718                 goto err_kfree;
 719
 720         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 721         skb_reset_mac_header(skb);
 722         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 723
 724         if (vnet_hdr_len) {
 725                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 726                 if (err)
 727                         goto err_kfree;
 728         }
 729
 730         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 731
 732         rcu_read_lock();
 733         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 734         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 735         if (zerocopy) {
 736                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 737                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 738                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 739         }
 740         if (vlan) {
 741                 skb->dev = vlan->dev;
 742                 dev_queue_xmit(skb);
 743         } else {
 744                 kfree_skb(skb);
 745         }
 746         rcu_read_unlock();
 747
 748         return total_len;
 749
 750 err_kfree:
 751         kfree_skb(skb);
 752
 753 err:
 754         rcu_read_lock();
 755         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 756         if (vlan)
 757                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
 758         rcu_read_unlock();
 759
 760         return err;
 761 }
 762
 763 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 764                                  unsigned long count, loff_t pos)
 765 {
 766         struct file *file = iocb->ki_filp;
 767         ssize_t result = -ENOLINK;
 768         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 769
 770         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 771                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 772         return result;
 773 }
 774
 775 /* Put packet to the user space buffer */
 776 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 777                                 const struct sk_buff *skb,
 778                                 const struct iovec *iv, int len)
 779 {
 780         int ret;
 781         int vnet_hdr_len = 0;
 782         int vlan_offset = 0;
 783         int copied, total;
 784
 785         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 786                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 787                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 788                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 789                         return -EINVAL;
 790
 791                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 792
 793                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 794                         return -EFAULT;
 795         }
 796         total = copied = vnet_hdr_len;
 797         total += skb->len;
 798
 799         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 800                 len = min_t(int, skb->len, len);
 801         else {
 802                 int copy;
 803                 struct {
 804                         __be16 h_vlan_proto;
 805                         __be16 h_vlan_TCI;
 806                 } veth;
 807                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 808                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 809
 810                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 811                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 812                 total += VLAN_HLEN;
 813
 814                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 815                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 816                 len -= copy;
 817                 copied += copy;
 818                 if (ret || !len)
 819                         goto done;
 820
 821                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 822                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 823                 len -= copy;
 824                 copied += copy;
 825                 if (ret || !len)
 826                         goto done;
 827         }
 828
 829         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 830
 831 done:
 832         return ret ? ret : total;
 833 }
 834
 835 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
 836                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 837                                int noblock)
 838 {
 839         DEFINE_WAIT(wait);
 840         struct sk_buff *skb;
 841         ssize_t ret = 0;
 842
 843         while (len) {
 844                 if (!noblock)
 845                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 846                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 847
 848                 /* Read frames from the queue */
 849                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 850                 if (!skb) {
 851                         if (noblock) {
 852                                 ret = -EAGAIN;
 853                                 break;
 854                         }
 855                         if (signal_pending(current)) {
 856                                 ret = -ERESTARTSYS;
 857                                 break;
 858                         }
 859                         /* Nothing to read, let's sleep */
 860                         schedule();
 861                         continue;
 862                 }
 863                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 864                 kfree_skb(skb);
 865                 break;
 866         }
 867
 868         if (!noblock)
 869                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 870         return ret;
 871 }
 872
 873 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 874                                 unsigned long count, loff_t pos)
 875 {
 876         struct file *file = iocb->ki_filp;
 877         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 878         ssize_t len, ret = 0;
 879
 880         len = iov_length(iv, count);
 881         if (len < 0) {
 882                 ret = -EINVAL;
 883                 goto out;
 884         }
 885
 886         ret = macvtap_do_read(q, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 887         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 888         if (ret > 0)
 889                 iocb->ki_pos = ret;
 890 out:
 891         return ret;
 892 }
 893
 894 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 895 {
 896         struct macvlan_dev *vlan;
 897
 898         ASSERT_RTNL();
 899         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 900         if (vlan)
 901                 dev_hold(vlan->dev);
 902
 903         return vlan;
 904 }
 905
 906 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 907 {
 908         dev_put(vlan->dev);
 909 }
 910
 911 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 912 {
 913         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 914         struct macvlan_dev *vlan;
 915         int ret;
 916
 917         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 918         if (!vlan)
 919                 return -EINVAL;
 920
 921         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 922                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 923         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 924                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 925         else
 926                 ret = -EINVAL;
 927
 928         macvtap_put_vlan(vlan);
 929         return ret;
 930 }
 931
 932 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 933 {
 934         struct macvlan_dev *vlan;
 935         netdev_features_t features;
 936         netdev_features_t feature_mask = 0;
 937
 938         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 939         if (!vlan)
 940                 return -ENOLINK;
 941
 942         features = vlan->dev->features;
 943
 944         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 945                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 946
 947                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 948                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 949                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 950                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 951                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 952                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 953                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 954                 }
 955
 956                 if (arg & TUN_F_UFO)
 957                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
 958         }
 959
 960         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 961          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 962          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 963          * does not support TSO.
 964          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 965          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 966          * user-space will not receive TSO frames.
 967          */
 968         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
 969                 features |= RX_OFFLOADS;
 970         else
 971                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 972
 973         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 974          * reflect user expectations.
 975          */
 976         vlan->tap_features = feature_mask;
 977         vlan->set_features = features;
 978         netdev_update_features(vlan->dev);
 979
 980         return 0;
 981 }
 982
 983 /*
 984  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 985  */
 986 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 987                           unsigned long arg)
 988 {
 989         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 990         struct macvlan_dev *vlan;
 991         void __user *argp = (void __user *)arg;
 992         struct ifreq __user *ifr = argp;
 993         unsigned int __user *up = argp;
 994         unsigned int u;
 995         int __user *sp = argp;
 996         int s;
 997         int ret;
 998
 999         switch (cmd) {
1000         case TUNSETIFF:
1001                 /* ignore the name, just look at flags */
1002                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1003                         return -EFAULT;
1004
1005                 ret = 0;
1006                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
1007                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1008                         ret = -EINVAL;
1009                 else
1010                         q->flags = u;
1011
1012                 return ret;
1013
1014         case TUNGETIFF:
1015                 rtnl_lock();
1016                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1017                 if (!vlan) {
1018                         rtnl_unlock();
1019                         return -ENOLINK;
1020                 }
1021
1022                 ret = 0;
1023                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1024                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1025                         ret = -EFAULT;
1026                 macvtap_put_vlan(vlan);
1027                 rtnl_unlock();
1028                 return ret;
1029
1030         case TUNSETQUEUE:
1031                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1032                         return -EFAULT;
1033                 rtnl_lock();
1034                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1035                 rtnl_unlock();
1036                 return ret;
1037
1038         case TUNGETFEATURES:
1039                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1040                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1041                         return -EFAULT;
1042                 return 0;
1043
1044         case TUNSETSNDBUF:
1045                 if (get_user(u, up))
1046                         return -EFAULT;
1047
1048                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1049                 return 0;
1050
1051         case TUNGETVNETHDRSZ:
1052                 s = q->vnet_hdr_sz;
1053                 if (put_user(s, sp))
1054                         return -EFAULT;
1055                 return 0;
1056
1057         case TUNSETVNETHDRSZ:
1058                 if (get_user(s, sp))
1059                         return -EFAULT;
1060                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1061                         return -EINVAL;
1062
1063                 q->vnet_hdr_sz = s;
1064                 return 0;
1065
1066         case TUNSETOFFLOAD:
1067                 /* let the user check for future flags */
1068                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1069                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1070                         return -EINVAL;
1071
1072                 rtnl_lock();
1073                 ret = set_offload(q, arg);
1074                 rtnl_unlock();
1075                 return ret;
1076
1077         default:
1078                 return -EINVAL;
1079         }
1080 }
1081
1082 #ifdef CONFIG_COMPAT
1083 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1084                                  unsigned long arg)
1085 {
1086         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1087 }
1088 #endif
1089
1090 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1091         .owner          = THIS_MODULE,
1092         .open           = macvtap_open,
1093         .release        = macvtap_release,
1094         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1095         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1096         .poll           = macvtap_poll,
1097         .llseek         = no_llseek,
1098         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1099 #ifdef CONFIG_COMPAT
1100         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1101 #endif
1102 };
1103
1104 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1105                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1106 {
1107         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1108         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1109                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1110 }
1111
1112 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1113                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1114                            int flags)
1115 {
1116         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1117         int ret;
1118         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1119                 return -EINVAL;
1120         ret = macvtap_do_read(q, m->msg_iov, total_len,
1121                           flags & MSG_DONTWAIT);
1122         if (ret > total_len) {
1123                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1124                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1125         }
1126         return ret;
1127 }
1128
1129 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1130 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1131         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1132         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1133 };
1134
1135 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1136  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1137  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1138  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1139 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1140 {
1141         struct macvtap_queue *q;
1142         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1143                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1144         q = file->private_data;
1145         if (!q)
1146                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1147         return &q->sock;
1148 }
1149 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1150
1151 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1152                                 unsigned long event, void *ptr)
1153 {
1154         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1155         struct macvlan_dev *vlan;
1156         struct device *classdev;
1157         dev_t devt;
1158         int err;
1159
1160         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1161                 return NOTIFY_DONE;
1162
1163         vlan = netdev_priv(dev);
1164
1165         switch (event) {
1166         case NETDEV_REGISTER:
1167                 /* Create the device node here after the network device has
1168                  * been registered but before register_netdevice has
1169                  * finished running.
1170                  */
1171                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1172                 if (err)
1173                         return notifier_from_errno(err);
1174
1175                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1176                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1177                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1178                 if (IS_ERR(classdev)) {
1179                         macvtap_free_minor(vlan);
1180                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1181                 }
1182                 break;
1183         case NETDEV_UNREGISTER:
1184                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1185                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1186                 macvtap_free_minor(vlan);
1187                 break;
1188         }
1189
1190         return NOTIFY_DONE;
1191 }
1192
1193 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1194         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1195 };
1196
1197 static int macvtap_init(void)
1198 {
1199         int err;
1200
1201         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1202                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1203         if (err)
1204                 goto out1;
1205
1206         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1207         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1208         if (err)
1209                 goto out2;
1210
1211         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1212         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1213                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1214                 goto out3;
1215         }
1216
1217         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1218         if (err)
1219                 goto out4;
1220
1221         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1222         if (err)
1223                 goto out5;
1224
1225         return 0;
1226
1227 out5:
1228         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1229 out4:
1230         class_unregister(macvtap_class);
1231 out3:
1232         cdev_del(&macvtap_cdev);
1233 out2:
1234         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1235 out1:
1236         return err;
1237 }
1238 module_init(macvtap_init);
1239
1240 static void macvtap_exit(void)
1241 {
1242         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1243         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1244         class_unregister(macvtap_class);
1245         cdev_del(&macvtap_cdev);
1246         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1247 }
1248 module_exit(macvtap_exit);
1249
1250 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1251 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1252 MODULE_LICENSE("GPL");