drivers/net/macvtap.c

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