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 #include <linux/uio.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 #define MACVTAP_FEATURES (IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)
  49
  50 #define MACVTAP_VNET_LE 0x80000000
  51
  52 static inline bool macvtap_is_little_endian(struct macvtap_queue *q)
  53 {
  54         return q->flags & MACVTAP_VNET_LE ||
  55                 virtio_legacy_is_little_endian();
  56 }
  57
  58 static inline u16 macvtap16_to_cpu(struct macvtap_queue *q, __virtio16 val)
  59 {
  60         return __virtio16_to_cpu(macvtap_is_little_endian(q), val);
  61 }
  62
  63 static inline __virtio16 cpu_to_macvtap16(struct macvtap_queue *q, u16 val)
  64 {
  65         return __cpu_to_virtio16(macvtap_is_little_endian(q), val);
  66 }
  67
  68 static struct proto macvtap_proto = {
  69         .name = "macvtap",
  70         .owner = THIS_MODULE,
  71         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  72 };
  73
  74 /*
  75  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  76  */
  77 static dev_t macvtap_major;
  78 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  79 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  80 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  81
  82 #define GOODCOPY_LEN 128
  83 static struct class *macvtap_class;
  84 static struct cdev macvtap_cdev;
  85
  86 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  87
  88 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  89                       NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)
  90 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  91 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
  92
  93 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
  94 {
  95         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
  96 }
  97
  98 /*
  99  * RCU usage:
 100  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
 101  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
 102  * or rtnl is held.
 103  *
 104  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
 105  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
 106  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
 107  * macvtap_get_queue() fails.
 108  *
 109  * There may still be references to the struct sock inside of the
 110  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
 111  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
 112  * when both our references and any pending SKBs are gone.
 113  */
 114
 115 static int macvtap_enable_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 = -EINVAL;
 120
 121         ASSERT_RTNL();
 122
 123         if (q->enabled)
 124                 goto out;
 125
 126         err = 0;
 127         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 128         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 129         q->enabled = true;
 130
 131         vlan->numvtaps++;
 132 out:
 133         return err;
 134 }
 135
 136 /* Requires RTNL */
 137 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 138                              struct macvtap_queue *q)
 139 {
 140         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 141
 142         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 143                 return -EBUSY;
 144
 145         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 146         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 147         sock_hold(&q->sk);
 148
 149         q->file = file;
 150         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 151         q->enabled = true;
 152         file->private_data = q;
 153         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 154
 155         vlan->numvtaps++;
 156         vlan->numqueues++;
 157
 158         return 0;
 159 }
 160
 161 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 162 {
 163         struct macvlan_dev *vlan;
 164         struct macvtap_queue *nq;
 165
 166         ASSERT_RTNL();
 167         if (!q->enabled)
 168                 return -EINVAL;
 169
 170         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 171
 172         if (vlan) {
 173                 int index = q->queue_index;
 174                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 175                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 176                 nq->queue_index = index;
 177
 178                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 179                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 180                 q->enabled = false;
 181
 182                 vlan->numvtaps--;
 183         }
 184
 185         return 0;
 186 }
 187
 188 /*
 189  * The file owning the queue got closed, give up both
 190  * the reference that the files holds as well as the
 191  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 192  *
 193  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 194  * to the queue again after destroying it.
 195  */
 196 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 197 {
 198         struct macvlan_dev *vlan;
 199
 200         rtnl_lock();
 201         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 202
 203         if (vlan) {
 204                 if (q->enabled)
 205                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 206
 207                 vlan->numqueues--;
 208                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 209                 sock_put(&q->sk);
 210                 list_del_init(&q->next);
 211         }
 212
 213         rtnl_unlock();
 214
 215         synchronize_rcu();
 216         sock_put(&q->sk);
 217 }
 218
 219 /*
 220  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 221  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 222  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 223  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 224  * of this function.
 225  */
 226 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 227                                                struct sk_buff *skb)
 228 {
 229         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 230         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 231         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 232          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 233          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 234          * racing against queue removal.
 235          */
 236         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 237         __u32 rxq;
 238
 239         if (!numvtaps)
 240                 goto out;
 241
 242         /* Check if we can use flow to select a queue */
 243         rxq = skb_get_hash(skb);
 244         if (rxq) {
 245                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 246                 goto out;
 247         }
 248
 249         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 250                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 251
 252                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 253                         rxq -= numvtaps;
 254
 255                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 256                 goto out;
 257         }
 258
 259         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 260 out:
 261         return tap;
 262 }
 263
 264 /*
 265  * The net_device is going away, give up the reference
 266  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 267  * from the queues to NULL.
 268  */
 269 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 270 {
 271         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 272         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 273         int i, j = 0;
 274
 275         ASSERT_RTNL();
 276         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 277                 list_del_init(&q->next);
 278                 qlist[j++] = q;
 279                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 280                 if (q->enabled)
 281                         vlan->numvtaps--;
 282                 vlan->numqueues--;
 283         }
 284         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 285                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 286         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 287         BUG_ON(vlan->numqueues);
 288         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 289         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 290
 291         for (--j; j >= 0; j--)
 292                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 293 }
 294
 295 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
 296 {
 297         struct sk_buff *skb = *pskb;
 298         struct net_device *dev = skb->dev;
 299         struct macvlan_dev *vlan;
 300         struct macvtap_queue *q;
 301         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
 302
 303         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
 304         if (!vlan)
 305                 return RX_HANDLER_PASS;
 306
 307         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 308         if (!q)
 309                 return RX_HANDLER_PASS;
 310
 311         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 312                 goto drop;
 313
 314         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 315
 316         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
 317          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
 318          * enabled.
 319          */
 320         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
 321                 features |= vlan->tap_features;
 322         if (netif_needs_gso(skb, features)) {
 323                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
 324
 325                 if (IS_ERR(segs))
 326                         goto drop;
 327
 328                 if (!segs) {
 329                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 330                         goto wake_up;
 331                 }
 332
 333                 kfree_skb(skb);
 334                 while (segs) {
 335                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
 336
 337                         segs->next = NULL;
 338                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
 339                         segs = nskb;
 340                 }
 341         } else {
 342                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
 343                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
 344                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
 345                  *        check, we either support them all or none.
 346                  */
 347                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 348                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
 349                     skb_checksum_help(skb))
 350                         goto drop;
 351                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 352         }
 353
 354 wake_up:
 355         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 356         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 357
 358 drop:
 359         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
 360         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
 361         kfree_skb(skb);
 362         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 363 }
 364
 365 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 366 {
 367         int retval = -ENOMEM;
 368
 369         mutex_lock(&minor_lock);
 370         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 371         if (retval >= 0) {
 372                 vlan->minor = retval;
 373         } else if (retval == -ENOSPC) {
 374                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 375                 retval = -EINVAL;
 376         }
 377         mutex_unlock(&minor_lock);
 378         return retval < 0 ? retval : 0;
 379 }
 380
 381 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 382 {
 383         mutex_lock(&minor_lock);
 384         if (vlan->minor) {
 385                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 386                 vlan->minor = 0;
 387         }
 388         mutex_unlock(&minor_lock);
 389 }
 390
 391 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 392 {
 393         struct net_device *dev = NULL;
 394         struct macvlan_dev *vlan;
 395
 396         mutex_lock(&minor_lock);
 397         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 398         if (vlan) {
 399                 dev = vlan->dev;
 400                 dev_hold(dev);
 401         }
 402         mutex_unlock(&minor_lock);
 403         return dev;
 404 }
 405
 406 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 407                            struct net_device *dev,
 408                            struct nlattr *tb[],
 409                            struct nlattr *data[])
 410 {
 411         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 412         int err;
 413
 414         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 415
 416         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 417          * tap support all offloads also.
 418          */
 419         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 420
 421         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
 422         if (err)
 423                 return err;
 424
 425         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 426          * because we can't undo what it does.
 427          */
 428         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
 429 }
 430
 431 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 432                             struct list_head *head)
 433 {
 434         netdev_rx_handler_unregister(dev);
 435         macvtap_del_queues(dev);
 436         macvlan_dellink(dev, head);
 437 }
 438
 439 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 440 {
 441         macvlan_common_setup(dev);
 442         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 443 }
 444
 445 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 446         .kind           = "macvtap",
 447         .setup          = macvtap_setup,
 448         .newlink        = macvtap_newlink,
 449         .dellink        = macvtap_dellink,
 450 };
 451
 452
 453 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 454 {
 455         wait_queue_head_t *wqueue;
 456
 457         if (!sock_writeable(sk) ||
 458             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 459                 return;
 460
 461         wqueue = sk_sleep(sk);
 462         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 463                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 464 }
 465
 466 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 467 {
 468         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 469 }
 470
 471 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 472 {
 473         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 474         struct net_device *dev;
 475         struct macvtap_queue *q;
 476         int err = -ENODEV;
 477
 478         rtnl_lock();
 479         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 480         if (!dev)
 481                 goto out;
 482
 483         err = -ENOMEM;
 484         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 485                                              &macvtap_proto);
 486         if (!q)
 487                 goto out;
 488
 489         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 490         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 491         q->sock.type = SOCK_RAW;
 492         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 493         q->sock.file = file;
 494         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 495         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 496         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 497         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 498         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 499         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 500
 501         /*
 502          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 503          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 504          *
 505          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 506          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 507          */
 508         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 509                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 510
 511         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 512         if (err)
 513                 sock_put(&q->sk);
 514
 515 out:
 516         if (dev)
 517                 dev_put(dev);
 518
 519         rtnl_unlock();
 520         return err;
 521 }
 522
 523 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 524 {
 525         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 526         macvtap_put_queue(q);
 527         return 0;
 528 }
 529
 530 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 531 {
 532         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 533         unsigned int mask = POLLERR;
 534
 535         if (!q)
 536                 goto out;
 537
 538         mask = 0;
 539         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 540
 541         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 542                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 543
 544         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 545             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 546              sock_writeable(&q->sk)))
 547                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 548
 549 out:
 550         return mask;
 551 }
 552
 553 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 554                                                 size_t len, size_t linear,
 555                                                 int noblock, int *err)
 556 {
 557         struct sk_buff *skb;
 558
 559         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 560         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 561                 linear = len;
 562
 563         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 564                                    err, 0);
 565         if (!skb)
 566                 return NULL;
 567
 568         skb_reserve(skb, prepad);
 569         skb_put(skb, linear);
 570         skb->data_len = len - linear;
 571         skb->len += len - linear;
 572
 573         return skb;
 574 }
 575
 576 /*
 577  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 578  * be shared with the tun/tap driver.
 579  */
 580 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 581                                      struct sk_buff *skb,
 582                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 583 {
 584         unsigned short gso_type = 0;
 585         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 586                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 587                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 588                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 589                         break;
 590                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 591                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 592                         break;
 593                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 594                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 595                         break;
 596                 default:
 597                         return -EINVAL;
 598                 }
 599
 600                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 601                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 602
 603                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 604                         return -EINVAL;
 605         }
 606
 607         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 608                 if (!skb_partial_csum_set(skb, macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_start),
 609                                           macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_offset)))
 610                         return -EINVAL;
 611         }
 612
 613         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 614                 skb_shinfo(skb)->gso_size = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->gso_size);
 615                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 616
 617                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 618                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 619                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 620         }
 621         return 0;
 622 }
 623
 624 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 625                                     const struct sk_buff *skb,
 626                                     struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 627 {
 628         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 629
 630         if (skb_is_gso(skb)) {
 631                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 632
 633                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 634                 vnet_hdr->hdr_len = cpu_to_macvtap16(q, skb_headlen(skb));
 635                 vnet_hdr->gso_size = cpu_to_macvtap16(q, sinfo->gso_size);
 636                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 637                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 638                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 639                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 640                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 641                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 642                 else
 643                         BUG();
 644                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 645                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 646         } else
 647                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 648
 649         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 650                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 651                 if (skb_vlan_tag_present(skb))
 652                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 653                                 skb_checksum_start_offset(skb) + VLAN_HLEN);
 654                 else
 655                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 656                                 skb_checksum_start_offset(skb));
 657                 vnet_hdr->csum_offset = cpu_to_macvtap16(q, skb->csum_offset);
 658         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 659                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 660         } /* else everything is zero */
 661 }
 662
 663 /* Neighbour code has some assumptions on HH_DATA_MOD alignment */
 664 #define MACVTAP_RESERVE HH_DATA_OFF(ETH_HLEN)
 665
 666 /* Get packet from user space buffer */
 667 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 668                                 struct iov_iter *from, int noblock)
 669 {
 670         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(MACVTAP_RESERVE);
 671         struct sk_buff *skb;
 672         struct macvlan_dev *vlan;
 673         unsigned long total_len = iov_iter_count(from);
 674         unsigned long len = total_len;
 675         int err;
 676         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 677         int vnet_hdr_len = 0;
 678         int copylen = 0;
 679         bool zerocopy = false;
 680         size_t linear;
 681         ssize_t n;
 682
 683         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 684                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 685
 686                 err = -EINVAL;
 687                 if (len < vnet_hdr_len)
 688                         goto err;
 689                 len -= vnet_hdr_len;
 690
 691                 err = -EFAULT;
 692                 n = copy_from_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), from);
 693                 if (n != sizeof(vnet_hdr))
 694                         goto err;
 695                 iov_iter_advance(from, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
 696                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 697                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 698                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2 >
 699                              macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len))
 700                         vnet_hdr.hdr_len = cpu_to_macvtap16(q,
 701                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 702                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2);
 703                 err = -EINVAL;
 704                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > len)
 705                         goto err;
 706         }
 707
 708         err = -EINVAL;
 709         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 710                 goto err;
 711
 712         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 713                 struct iov_iter i;
 714
 715                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ?
 716                         macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) : GOODCOPY_LEN;
 717                 if (copylen > good_linear)
 718                         copylen = good_linear;
 719                 linear = copylen;
 720                 i = *from;
 721                 iov_iter_advance(&i, copylen);
 722                 if (iov_iter_npages(&i, INT_MAX) <= MAX_SKB_FRAGS)
 723                         zerocopy = true;
 724         }
 725
 726         if (!zerocopy) {
 727                 copylen = len;
 728                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > good_linear)
 729                         linear = good_linear;
 730                 else
 731                         linear = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len);
 732         }
 733
 734         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, MACVTAP_RESERVE, copylen,
 735                                 linear, noblock, &err);
 736         if (!skb)
 737                 goto err;
 738
 739         if (zerocopy)
 740                 err = zerocopy_sg_from_iter(skb, from);
 741         else {
 742                 err = skb_copy_datagram_from_iter(skb, 0, from, len);
 743                 if (!err && m && m->msg_control) {
 744                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 745                         uarg->callback(uarg, false);
 746                 }
 747         }
 748
 749         if (err)
 750                 goto err_kfree;
 751
 752         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 753         skb_reset_mac_header(skb);
 754         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 755
 756         if (vnet_hdr_len) {
 757                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 758                 if (err)
 759                         goto err_kfree;
 760         }
 761
 762         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 763
 764         rcu_read_lock();
 765         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 766         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 767         if (zerocopy) {
 768                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 769                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 770                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 771         }
 772         if (vlan) {
 773                 skb->dev = vlan->dev;
 774                 dev_queue_xmit(skb);
 775         } else {
 776                 kfree_skb(skb);
 777         }
 778         rcu_read_unlock();
 779
 780         return total_len;
 781
 782 err_kfree:
 783         kfree_skb(skb);
 784
 785 err:
 786         rcu_read_lock();
 787         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 788         if (vlan)
 789                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
 790         rcu_read_unlock();
 791
 792         return err;
 793 }
 794
 795 static ssize_t macvtap_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 796 {
 797         struct file *file = iocb->ki_filp;
 798         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 799
 800         return macvtap_get_user(q, NULL, from, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 801 }
 802
 803 /* Put packet to the user space buffer */
 804 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 805                                 const struct sk_buff *skb,
 806                                 struct iov_iter *iter)
 807 {
 808         int ret;
 809         int vnet_hdr_len = 0;
 810         int vlan_offset = 0;
 811         int total;
 812
 813         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 814                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 815                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 816                 if (iov_iter_count(iter) < vnet_hdr_len)
 817                         return -EINVAL;
 818
 819                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 820
 821                 if (copy_to_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), iter) !=
 822                     sizeof(vnet_hdr))
 823                         return -EFAULT;
 824
 825                 iov_iter_advance(iter, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
 826         }
 827         total = vnet_hdr_len;
 828         total += skb->len;
 829
 830         if (skb_vlan_tag_present(skb)) {
 831                 struct {
 832                         __be16 h_vlan_proto;
 833                         __be16 h_vlan_TCI;
 834                 } veth;
 835                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 836                 veth.h_vlan_TCI = htons(skb_vlan_tag_get(skb));
 837
 838                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 839                 total += VLAN_HLEN;
 840
 841                 ret = skb_copy_datagram_iter(skb, 0, iter, vlan_offset);
 842                 if (ret || !iov_iter_count(iter))
 843                         goto done;
 844
 845                 ret = copy_to_iter(&veth, sizeof(veth), iter);
 846                 if (ret != sizeof(veth) || !iov_iter_count(iter))
 847                         goto done;
 848         }
 849
 850         ret = skb_copy_datagram_iter(skb, vlan_offset, iter,
 851                                      skb->len - vlan_offset);
 852
 853 done:
 854         return ret ? ret : total;
 855 }
 856
 857 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
 858                                struct iov_iter *to,
 859                                int noblock)
 860 {
 861         DEFINE_WAIT(wait);
 862         struct sk_buff *skb;
 863         ssize_t ret = 0;
 864
 865         if (!iov_iter_count(to))
 866                 return 0;
 867
 868         while (1) {
 869                 if (!noblock)
 870                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 871                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 872
 873                 /* Read frames from the queue */
 874                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 875                 if (skb)
 876                         break;
 877                 if (noblock) {
 878                         ret = -EAGAIN;
 879                         break;
 880                 }
 881                 if (signal_pending(current)) {
 882                         ret = -ERESTARTSYS;
 883                         break;
 884                 }
 885                 /* Nothing to read, let's sleep */
 886                 schedule();
 887         }
 888         if (skb) {
 889                 ret = macvtap_put_user(q, skb, to);
 890                 if (unlikely(ret < 0))
 891                         kfree_skb(skb);
 892                 else
 893                         consume_skb(skb);
 894         }
 895         if (!noblock)
 896                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 897         return ret;
 898 }
 899
 900 static ssize_t macvtap_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 901 {
 902         struct file *file = iocb->ki_filp;
 903         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 904         ssize_t len = iov_iter_count(to), ret;
 905
 906         ret = macvtap_do_read(q, to, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 907         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 908         if (ret > 0)
 909                 iocb->ki_pos = ret;
 910         return ret;
 911 }
 912
 913 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 914 {
 915         struct macvlan_dev *vlan;
 916
 917         ASSERT_RTNL();
 918         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 919         if (vlan)
 920                 dev_hold(vlan->dev);
 921
 922         return vlan;
 923 }
 924
 925 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 926 {
 927         dev_put(vlan->dev);
 928 }
 929
 930 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 931 {
 932         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 933         struct macvlan_dev *vlan;
 934         int ret;
 935
 936         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 937         if (!vlan)
 938                 return -EINVAL;
 939
 940         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 941                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 942         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 943                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 944         else
 945                 ret = -EINVAL;
 946
 947         macvtap_put_vlan(vlan);
 948         return ret;
 949 }
 950
 951 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 952 {
 953         struct macvlan_dev *vlan;
 954         netdev_features_t features;
 955         netdev_features_t feature_mask = 0;
 956
 957         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 958         if (!vlan)
 959                 return -ENOLINK;
 960
 961         features = vlan->dev->features;
 962
 963         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 964                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 965
 966                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 967                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 968                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 969                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 970                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 971                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 972                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 973                 }
 974
 975                 if (arg & TUN_F_UFO)
 976                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
 977         }
 978
 979         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 980          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 981          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 982          * does not support TSO.
 983          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 984          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 985          * user-space will not receive TSO frames.
 986          */
 987         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
 988                 features |= RX_OFFLOADS;
 989         else
 990                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 991
 992         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 993          * reflect user expectations.
 994          */
 995         vlan->tap_features = feature_mask;
 996         vlan->set_features = features;
 997         netdev_update_features(vlan->dev);
 998
 999         return 0;
1000 }
1001
1002 /*
1003  * provide compatibility with generic tun/tap interface
1004  */
1005 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1006                           unsigned long arg)
1007 {
1008         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1009         struct macvlan_dev *vlan;
1010         void __user *argp = (void __user *)arg;
1011         struct ifreq __user *ifr = argp;
1012         unsigned int __user *up = argp;
1013         unsigned short u;
1014         int __user *sp = argp;
1015         int s;
1016         int ret;
1017
1018         switch (cmd) {
1019         case TUNSETIFF:
1020                 /* ignore the name, just look at flags */
1021                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1022                         return -EFAULT;
1023
1024                 ret = 0;
1025                 if ((u & ~MACVTAP_FEATURES) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1026                         ret = -EINVAL;
1027                 else
1028                         q->flags = (q->flags & ~MACVTAP_FEATURES) | u;
1029
1030                 return ret;
1031
1032         case TUNGETIFF:
1033                 rtnl_lock();
1034                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1035                 if (!vlan) {
1036                         rtnl_unlock();
1037                         return -ENOLINK;
1038                 }
1039
1040                 ret = 0;
1041                 u = q->flags;
1042                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1043                     put_user(u, &ifr->ifr_flags))
1044                         ret = -EFAULT;
1045                 macvtap_put_vlan(vlan);
1046                 rtnl_unlock();
1047                 return ret;
1048
1049         case TUNSETQUEUE:
1050                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1051                         return -EFAULT;
1052                 rtnl_lock();
1053                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1054                 rtnl_unlock();
1055                 return ret;
1056
1057         case TUNGETFEATURES:
1058                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | MACVTAP_FEATURES, up))
1059                         return -EFAULT;
1060                 return 0;
1061
1062         case TUNSETSNDBUF:
1063                 if (get_user(u, up))
1064                         return -EFAULT;
1065
1066                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1067                 return 0;
1068
1069         case TUNGETVNETHDRSZ:
1070                 s = q->vnet_hdr_sz;
1071                 if (put_user(s, sp))
1072                         return -EFAULT;
1073                 return 0;
1074
1075         case TUNSETVNETHDRSZ:
1076                 if (get_user(s, sp))
1077                         return -EFAULT;
1078                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1079                         return -EINVAL;
1080
1081                 q->vnet_hdr_sz = s;
1082                 return 0;
1083
1084         case TUNGETVNETLE:
1085                 s = !!(q->flags & MACVTAP_VNET_LE);
1086                 if (put_user(s, sp))
1087                         return -EFAULT;
1088                 return 0;
1089
1090         case TUNSETVNETLE:
1091                 if (get_user(s, sp))
1092                         return -EFAULT;
1093                 if (s)
1094                         q->flags |= MACVTAP_VNET_LE;
1095                 else
1096                         q->flags &= ~MACVTAP_VNET_LE;
1097                 return 0;
1098
1099         case TUNSETOFFLOAD:
1100                 /* let the user check for future flags */
1101                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1102                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1103                         return -EINVAL;
1104
1105                 rtnl_lock();
1106                 ret = set_offload(q, arg);
1107                 rtnl_unlock();
1108                 return ret;
1109
1110         default:
1111                 return -EINVAL;
1112         }
1113 }
1114
1115 #ifdef CONFIG_COMPAT
1116 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1117                                  unsigned long arg)
1118 {
1119         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1120 }
1121 #endif
1122
1123 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1124         .owner          = THIS_MODULE,
1125         .open           = macvtap_open,
1126         .release        = macvtap_release,
1127         .read_iter      = macvtap_read_iter,
1128         .write_iter     = macvtap_write_iter,
1129         .poll           = macvtap_poll,
1130         .llseek         = no_llseek,
1131         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1132 #ifdef CONFIG_COMPAT
1133         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1134 #endif
1135 };
1136
1137 static int macvtap_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m,
1138                            size_t total_len)
1139 {
1140         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1141         return macvtap_get_user(q, m, &m->msg_iter, m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1142 }
1143
1144 static int macvtap_recvmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m,
1145                            size_t total_len, int flags)
1146 {
1147         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1148         int ret;
1149         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1150                 return -EINVAL;
1151         ret = macvtap_do_read(q, &m->msg_iter, flags & MSG_DONTWAIT);
1152         if (ret > total_len) {
1153                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1154                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1155         }
1156         return ret;
1157 }
1158
1159 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1160 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1161         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1162         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1163 };
1164
1165 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1166  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1167  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1168  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1169 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1170 {
1171         struct macvtap_queue *q;
1172         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1173                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1174         q = file->private_data;
1175         if (!q)
1176                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1177         return &q->sock;
1178 }
1179 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1180
1181 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1182                                 unsigned long event, void *ptr)
1183 {
1184         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1185         struct macvlan_dev *vlan;
1186         struct device *classdev;
1187         dev_t devt;
1188         int err;
1189
1190         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1191                 return NOTIFY_DONE;
1192
1193         vlan = netdev_priv(dev);
1194
1195         switch (event) {
1196         case NETDEV_REGISTER:
1197                 /* Create the device node here after the network device has
1198                  * been registered but before register_netdevice has
1199                  * finished running.
1200                  */
1201                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1202                 if (err)
1203                         return notifier_from_errno(err);
1204
1205                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1206                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1207                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1208                 if (IS_ERR(classdev)) {
1209                         macvtap_free_minor(vlan);
1210                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1211                 }
1212                 break;
1213         case NETDEV_UNREGISTER:
1214                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1215                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1216                 macvtap_free_minor(vlan);
1217                 break;
1218         }
1219
1220         return NOTIFY_DONE;
1221 }
1222
1223 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1224         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1225 };
1226
1227 static int macvtap_init(void)
1228 {
1229         int err;
1230
1231         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1232                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1233         if (err)
1234                 goto out1;
1235
1236         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1237         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1238         if (err)
1239                 goto out2;
1240
1241         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1242         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1243                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1244                 goto out3;
1245         }
1246
1247         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1248         if (err)
1249                 goto out4;
1250
1251         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1252         if (err)
1253                 goto out5;
1254
1255         return 0;
1256
1257 out5:
1258         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1259 out4:
1260         class_unregister(macvtap_class);
1261 out3:
1262         cdev_del(&macvtap_cdev);
1263 out2:
1264         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1265 out1:
1266         return err;
1267 }
1268 module_init(macvtap_init);
1269
1270 static void macvtap_exit(void)
1271 {
1272         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1273         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1274         class_unregister(macvtap_class);
1275         cdev_del(&macvtap_cdev);
1276         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1277 }
1278 module_exit(macvtap_exit);
1279
1280 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1281 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1282 MODULE_LICENSE("GPL");