drivers/net/macvtap.c

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