net/hsr/hsr_framereg.c

   1 /* Copyright 2011-2013 Autronica Fire and Security AS
   2  *
   3  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the GNU General Public License as published by the Free
   5  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your option)
   6  * any later version.
   7  *
   8  * Author(s):
   9  *      2011-2013 Arvid Brodin, arvid.brodin@xdin.com
  10  *
  11  * The HSR spec says never to forward the same frame twice on the same
  12  * interface. A frame is identified by its source MAC address and its HSR
  13  * sequence number. This code keeps track of senders and their sequence numbers
  14  * to allow filtering of duplicate frames, and to detect HSR ring errors.
  15  */
  16
  17 #include <linux/if_ether.h>
  18 #include <linux/etherdevice.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20 #include <linux/rculist.h>
  21 #include "hsr_main.h"
  22 #include "hsr_framereg.h"
  23 #include "hsr_netlink.h"
  24
  25
  26 struct node_entry {
  27         struct list_head mac_list;
  28         unsigned char   MacAddressA[ETH_ALEN];
  29         unsigned char   MacAddressB[ETH_ALEN];
  30         enum hsr_dev_idx   AddrB_if;    /* The local slave through which AddrB
  31                                          * frames are received from this node
  32                                          */
  33         unsigned long   time_in[HSR_MAX_SLAVE];
  34         bool            time_in_stale[HSR_MAX_SLAVE];
  35         u16             seq_out[HSR_MAX_DEV];
  36         struct rcu_head rcu_head;
  37 };
  38
  39 /*      TODO: use hash lists for mac addresses (linux/jhash.h)?    */
  40
  41
  42
  43 /* Search for mac entry. Caller must hold rcu read lock.
  44  */
  45 static struct node_entry *find_node_by_AddrA(struct list_head *node_db,
  46                                              const unsigned char addr[ETH_ALEN])
  47 {
  48         struct node_entry *node;
  49
  50         list_for_each_entry_rcu(node, node_db, mac_list) {
  51                 if (ether_addr_equal(node->MacAddressA, addr))
  52                         return node;
  53         }
  54
  55         return NULL;
  56 }
  57
  58
  59 /* Search for mac entry. Caller must hold rcu read lock.
  60  */
  61 static struct node_entry *find_node_by_AddrB(struct list_head *node_db,
  62                                              const unsigned char addr[ETH_ALEN])
  63 {
  64         struct node_entry *node;
  65
  66         list_for_each_entry_rcu(node, node_db, mac_list) {
  67                 if (ether_addr_equal(node->MacAddressB, addr))
  68                         return node;
  69         }
  70
  71         return NULL;
  72 }
  73
  74
  75 /* Search for mac entry. Caller must hold rcu read lock.
  76  */
  77 struct node_entry *hsr_find_node(struct list_head *node_db, struct sk_buff *skb)
  78 {
  79         struct node_entry *node;
  80         struct ethhdr *ethhdr;
  81
  82         if (!skb_mac_header_was_set(skb))
  83                 return NULL;
  84
  85         ethhdr = (struct ethhdr *) skb_mac_header(skb);
  86
  87         list_for_each_entry_rcu(node, node_db, mac_list) {
  88                 if (ether_addr_equal(node->MacAddressA, ethhdr->h_source))
  89                         return node;
  90                 if (ether_addr_equal(node->MacAddressB, ethhdr->h_source))
  91                         return node;
  92         }
  93
  94         return NULL;
  95 }
  96
  97
  98 /* Helper for device init; the self_node_db is used in hsr_rcv() to recognize
  99  * frames from self that's been looped over the HSR ring.
 100  */
 101 int hsr_create_self_node(struct list_head *self_node_db,
 102                          unsigned char addr_a[ETH_ALEN],
 103                          unsigned char addr_b[ETH_ALEN])
 104 {
 105         struct node_entry *node, *oldnode;
 106
 107         node = kmalloc(sizeof(*node), GFP_KERNEL);
 108         if (!node)
 109                 return -ENOMEM;
 110
 111         memcpy(node->MacAddressA, addr_a, ETH_ALEN);
 112         memcpy(node->MacAddressB, addr_b, ETH_ALEN);
 113
 114         rcu_read_lock();
 115         oldnode = list_first_or_null_rcu(self_node_db,
 116                                                 struct node_entry, mac_list);
 117         if (oldnode) {
 118                 list_replace_rcu(&oldnode->mac_list, &node->mac_list);
 119                 rcu_read_unlock();
 120                 synchronize_rcu();
 121                 kfree(oldnode);
 122         } else {
 123                 rcu_read_unlock();
 124                 list_add_tail_rcu(&node->mac_list, self_node_db);
 125         }
 126
 127         return 0;
 128 }
 129
 130 static void node_entry_reclaim(struct rcu_head *rh)
 131 {
 132         kfree(container_of(rh, struct node_entry, rcu_head));
 133 }
 134
 135
 136 /* Add/merge node to the database of nodes. 'skb' must contain an HSR
 137  * supervision frame.
 138  * - If the supervision header's MacAddressA field is not yet in the database,
 139  * this frame is from an hitherto unknown node - add it to the database.
 140  * - If the sender's MAC address is not the same as its MacAddressA address,
 141  * the node is using PICS_SUBS (address substitution). Record the sender's
 142  * address as the node's MacAddressB.
 143  *
 144  * This function needs to work even if the sender node has changed one of its
 145  * slaves' MAC addresses. In this case, there are four different cases described
 146  * by (Addr-changed, received-from) pairs as follows. Note that changing the
 147  * SlaveA address is equal to changing the node's own address:
 148  *
 149  * - (AddrB, SlaveB): The new AddrB will be recorded by PICS_SUBS code since
 150  *                    node == NULL.
 151  * - (AddrB, SlaveA): Will work as usual (the AddrB change won't be detected
 152  *                    from this frame).
 153  *
 154  * - (AddrA, SlaveB): The old node will be found. We need to detect this and
 155  *                    remove the node.
 156  * - (AddrA, SlaveA): A new node will be registered (non-PICS_SUBS at first).
 157  *                    The old one will be pruned after HSR_NODE_FORGET_TIME.
 158  *
 159  * We also need to detect if the sender's SlaveA and SlaveB cables have been
 160  * swapped.
 161  */
 162 struct node_entry *hsr_merge_node(struct hsr_priv *hsr_priv,
 163                                   struct node_entry *node,
 164                                   struct sk_buff *skb,
 165                                   enum hsr_dev_idx dev_idx)
 166 {
 167         struct hsr_sup_payload *hsr_sp;
 168         struct hsr_ethhdr_sp *hsr_ethsup;
 169         int i;
 170         unsigned long now;
 171
 172         hsr_ethsup = (struct hsr_ethhdr_sp *) skb_mac_header(skb);
 173         hsr_sp = (struct hsr_sup_payload *) skb->data;
 174
 175         if (node && !ether_addr_equal(node->MacAddressA, hsr_sp->MacAddressA)) {
 176                 /* Node has changed its AddrA, frame was received from SlaveB */
 177                 list_del_rcu(&node->mac_list);
 178                 call_rcu(&node->rcu_head, node_entry_reclaim);
 179                 node = NULL;
 180         }
 181
 182         if (node && (dev_idx == node->AddrB_if) &&
 183             !ether_addr_equal(node->MacAddressB, hsr_ethsup->ethhdr.h_source)) {
 184                 /* Cables have been swapped */
 185                 list_del_rcu(&node->mac_list);
 186                 call_rcu(&node->rcu_head, node_entry_reclaim);
 187                 node = NULL;
 188         }
 189
 190         if (node && (dev_idx != node->AddrB_if) &&
 191             (node->AddrB_if != HSR_DEV_NONE) &&
 192             !ether_addr_equal(node->MacAddressA, hsr_ethsup->ethhdr.h_source)) {
 193                 /* Cables have been swapped */
 194                 list_del_rcu(&node->mac_list);
 195                 call_rcu(&node->rcu_head, node_entry_reclaim);
 196                 node = NULL;
 197         }
 198
 199         if (node)
 200                 return node;
 201
 202         node = find_node_by_AddrA(&hsr_priv->node_db, hsr_sp->MacAddressA);
 203         if (node) {
 204                 /* Node is known, but frame was received from an unknown
 205                  * address. Node is PICS_SUBS capable; merge its AddrB.
 206                  */
 207                 memcpy(node->MacAddressB, hsr_ethsup->ethhdr.h_source, ETH_ALEN);
 208                 node->AddrB_if = dev_idx;
 209                 return node;
 210         }
 211
 212         node = kzalloc(sizeof(*node), GFP_ATOMIC);
 213         if (!node)
 214                 return NULL;
 215
 216         memcpy(node->MacAddressA, hsr_sp->MacAddressA, ETH_ALEN);
 217         memcpy(node->MacAddressB, hsr_ethsup->ethhdr.h_source, ETH_ALEN);
 218         if (!ether_addr_equal(hsr_sp->MacAddressA, hsr_ethsup->ethhdr.h_source))
 219                 node->AddrB_if = dev_idx;
 220         else
 221                 node->AddrB_if = HSR_DEV_NONE;
 222
 223         /* We are only interested in time diffs here, so use current jiffies
 224          * as initialization. (0 could trigger an spurious ring error warning).
 225          */
 226         now = jiffies;
 227         for (i = 0; i < HSR_MAX_SLAVE; i++)
 228                 node->time_in[i] = now;
 229         for (i = 0; i < HSR_MAX_DEV; i++)
 230                 node->seq_out[i] = ntohs(hsr_ethsup->hsr_sup.sequence_nr) - 1;
 231
 232         list_add_tail_rcu(&node->mac_list, &hsr_priv->node_db);
 233
 234         return node;
 235 }
 236
 237
 238 /* 'skb' is a frame meant for this host, that is to be passed to upper layers.
 239  *
 240  * If the frame was sent by a node's B interface, replace the sender
 241  * address with that node's "official" address (MacAddressA) so that upper
 242  * layers recognize where it came from.
 243  */
 244 void hsr_addr_subst_source(struct hsr_priv *hsr_priv, struct sk_buff *skb)
 245 {
 246         struct ethhdr *ethhdr;
 247         struct node_entry *node;
 248
 249         if (!skb_mac_header_was_set(skb)) {
 250                 WARN_ONCE(1, "%s: Mac header not set\n", __func__);
 251                 return;
 252         }
 253         ethhdr = (struct ethhdr *) skb_mac_header(skb);
 254
 255         rcu_read_lock();
 256         node = find_node_by_AddrB(&hsr_priv->node_db, ethhdr->h_source);
 257         if (node)
 258                 memcpy(ethhdr->h_source, node->MacAddressA, ETH_ALEN);
 259         rcu_read_unlock();
 260 }
 261
 262
 263 /* 'skb' is a frame meant for another host.
 264  * 'hsr_dev_idx' is the HSR index of the outgoing device
 265  *
 266  * Substitute the target (dest) MAC address if necessary, so the it matches the
 267  * recipient interface MAC address, regardless of whether that is the
 268  * recipient's A or B interface.
 269  * This is needed to keep the packets flowing through switches that learn on
 270  * which "side" the different interfaces are.
 271  */
 272 void hsr_addr_subst_dest(struct hsr_priv *hsr_priv, struct ethhdr *ethhdr,
 273                          enum hsr_dev_idx dev_idx)
 274 {
 275         struct node_entry *node;
 276
 277         rcu_read_lock();
 278         node = find_node_by_AddrA(&hsr_priv->node_db, ethhdr->h_dest);
 279         if (node && (node->AddrB_if == dev_idx))
 280                 memcpy(ethhdr->h_dest, node->MacAddressB, ETH_ALEN);
 281         rcu_read_unlock();
 282 }
 283
 284
 285 /* seq_nr_after(a, b) - return true if a is after (higher in sequence than) b,
 286  * false otherwise.
 287  */
 288 static bool seq_nr_after(u16 a, u16 b)
 289 {
 290         /* Remove inconsistency where
 291          * seq_nr_after(a, b) == seq_nr_before(a, b)
 292          */
 293         if ((int) b - a == 32768)
 294                 return false;
 295
 296         return (((s16) (b - a)) < 0);
 297 }
 298 #define seq_nr_before(a, b)             seq_nr_after((b), (a))
 299 #define seq_nr_after_or_eq(a, b)        (!seq_nr_before((a), (b)))
 300 #define seq_nr_before_or_eq(a, b)       (!seq_nr_after((a), (b)))
 301
 302
 303 void hsr_register_frame_in(struct node_entry *node, enum hsr_dev_idx dev_idx)
 304 {
 305         if ((dev_idx < 0) || (dev_idx >= HSR_MAX_DEV)) {
 306                 WARN_ONCE(1, "%s: Invalid dev_idx (%d)\n", __func__, dev_idx);
 307                 return;
 308         }
 309         node->time_in[dev_idx] = jiffies;
 310         node->time_in_stale[dev_idx] = false;
 311 }
 312
 313
 314 /* 'skb' is a HSR Ethernet frame (with a HSR tag inserted), with a valid
 315  * ethhdr->h_source address and skb->mac_header set.
 316  *
 317  * Return:
 318  *       1 if frame can be shown to have been sent recently on this interface,
 319  *       0 otherwise, or
 320  *       negative error code on error
 321  */
 322 int hsr_register_frame_out(struct node_entry *node, enum hsr_dev_idx dev_idx,
 323                            struct sk_buff *skb)
 324 {
 325         struct hsr_ethhdr *hsr_ethhdr;
 326         u16 sequence_nr;
 327
 328         if ((dev_idx < 0) || (dev_idx >= HSR_MAX_DEV)) {
 329                 WARN_ONCE(1, "%s: Invalid dev_idx (%d)\n", __func__, dev_idx);
 330                 return -EINVAL;
 331         }
 332         if (!skb_mac_header_was_set(skb)) {
 333                 WARN_ONCE(1, "%s: Mac header not set\n", __func__);
 334                 return -EINVAL;
 335         }
 336         hsr_ethhdr = (struct hsr_ethhdr *) skb_mac_header(skb);
 337
 338         sequence_nr = ntohs(hsr_ethhdr->hsr_tag.sequence_nr);
 339         if (seq_nr_before_or_eq(sequence_nr, node->seq_out[dev_idx]))
 340                 return 1;
 341
 342         node->seq_out[dev_idx] = sequence_nr;
 343         return 0;
 344 }
 345
 346
 347
 348 static bool is_late(struct node_entry *node, enum hsr_dev_idx dev_idx)
 349 {
 350         enum hsr_dev_idx other;
 351
 352         if (node->time_in_stale[dev_idx])
 353                 return true;
 354
 355         if (dev_idx == HSR_DEV_SLAVE_A)
 356                 other = HSR_DEV_SLAVE_B;
 357         else
 358                 other = HSR_DEV_SLAVE_A;
 359
 360         if (node->time_in_stale[other])
 361                 return false;
 362
 363         if (time_after(node->time_in[other], node->time_in[dev_idx] +
 364                        msecs_to_jiffies(MAX_SLAVE_DIFF)))
 365                 return true;
 366
 367         return false;
 368 }
 369
 370
 371 /* Remove stale sequence_nr records. Called by timer every
 372  * HSR_LIFE_CHECK_INTERVAL (two seconds or so).
 373  */
 374 void hsr_prune_nodes(struct hsr_priv *hsr_priv)
 375 {
 376         struct node_entry *node;
 377         unsigned long timestamp;
 378         unsigned long time_a, time_b;
 379
 380         rcu_read_lock();
 381         list_for_each_entry_rcu(node, &hsr_priv->node_db, mac_list) {
 382                 /* Shorthand */
 383                 time_a = node->time_in[HSR_DEV_SLAVE_A];
 384                 time_b = node->time_in[HSR_DEV_SLAVE_B];
 385
 386                 /* Check for timestamps old enough to risk wrap-around */
 387                 if (time_after(jiffies, time_a + MAX_JIFFY_OFFSET/2))
 388                         node->time_in_stale[HSR_DEV_SLAVE_A] = true;
 389                 if (time_after(jiffies, time_b + MAX_JIFFY_OFFSET/2))
 390                         node->time_in_stale[HSR_DEV_SLAVE_B] = true;
 391
 392                 /* Get age of newest frame from node.
 393                  * At least one time_in is OK here; nodes get pruned long
 394                  * before both time_ins can get stale
 395                  */
 396                 timestamp = time_a;
 397                 if (node->time_in_stale[HSR_DEV_SLAVE_A] ||
 398                     (!node->time_in_stale[HSR_DEV_SLAVE_B] &&
 399                     time_after(time_b, time_a)))
 400                         timestamp = time_b;
 401
 402                 /* Warn of ring error only as long as we get frames at all */
 403                 if (time_is_after_jiffies(timestamp +
 404                                         msecs_to_jiffies(1.5*MAX_SLAVE_DIFF))) {
 405
 406                         if (is_late(node, HSR_DEV_SLAVE_A))
 407                                 hsr_nl_ringerror(hsr_priv, node->MacAddressA,
 408                                                  HSR_DEV_SLAVE_A);
 409                         else if (is_late(node, HSR_DEV_SLAVE_B))
 410                                 hsr_nl_ringerror(hsr_priv, node->MacAddressA,
 411                                                  HSR_DEV_SLAVE_B);
 412                 }
 413
 414                 /* Prune old entries */
 415                 if (time_is_before_jiffies(timestamp +
 416                                         msecs_to_jiffies(HSR_NODE_FORGET_TIME))) {
 417                         hsr_nl_nodedown(hsr_priv, node->MacAddressA);
 418                         list_del_rcu(&node->mac_list);
 419                         /* Note that we need to free this entry later: */
 420                         call_rcu(&node->rcu_head, node_entry_reclaim);
 421                 }
 422         }
 423         rcu_read_unlock();
 424 }
 425
 426
 427 void *hsr_get_next_node(struct hsr_priv *hsr_priv, void *_pos,
 428                         unsigned char addr[ETH_ALEN])
 429 {
 430         struct node_entry *node;
 431
 432         if (!_pos) {
 433                 node = list_first_or_null_rcu(&hsr_priv->node_db,
 434                                                 struct node_entry, mac_list);
 435                 if (node)
 436                         memcpy(addr, node->MacAddressA, ETH_ALEN);
 437                 return node;
 438         }
 439
 440         node = _pos;
 441         list_for_each_entry_continue_rcu(node, &hsr_priv->node_db, mac_list) {
 442                 memcpy(addr, node->MacAddressA, ETH_ALEN);
 443                 return node;
 444         }
 445
 446         return NULL;
 447 }
 448
 449
 450 int hsr_get_node_data(struct hsr_priv *hsr_priv,
 451                       const unsigned char *addr,
 452                       unsigned char addr_b[ETH_ALEN],
 453                       unsigned int *addr_b_ifindex,
 454                       int *if1_age,
 455                       u16 *if1_seq,
 456                       int *if2_age,
 457                       u16 *if2_seq)
 458 {
 459         struct node_entry *node;
 460         unsigned long tdiff;
 461
 462
 463         rcu_read_lock();
 464         node = find_node_by_AddrA(&hsr_priv->node_db, addr);
 465         if (!node) {
 466                 rcu_read_unlock();
 467                 return -ENOENT; /* No such entry */
 468         }
 469
 470         memcpy(addr_b, node->MacAddressB, ETH_ALEN);
 471
 472         tdiff = jiffies - node->time_in[HSR_DEV_SLAVE_A];
 473         if (node->time_in_stale[HSR_DEV_SLAVE_A])
 474                 *if1_age = INT_MAX;
 475 #if HZ <= MSEC_PER_SEC
 476         else if (tdiff > msecs_to_jiffies(INT_MAX))
 477                 *if1_age = INT_MAX;
 478 #endif
 479         else
 480                 *if1_age = jiffies_to_msecs(tdiff);
 481
 482         tdiff = jiffies - node->time_in[HSR_DEV_SLAVE_B];
 483         if (node->time_in_stale[HSR_DEV_SLAVE_B])
 484                 *if2_age = INT_MAX;
 485 #if HZ <= MSEC_PER_SEC
 486         else if (tdiff > msecs_to_jiffies(INT_MAX))
 487                 *if2_age = INT_MAX;
 488 #endif
 489         else
 490                 *if2_age = jiffies_to_msecs(tdiff);
 491
 492         /* Present sequence numbers as if they were incoming on interface */
 493         *if1_seq = node->seq_out[HSR_DEV_SLAVE_B];
 494         *if2_seq = node->seq_out[HSR_DEV_SLAVE_A];
 495
 496         if ((node->AddrB_if != HSR_DEV_NONE) && hsr_priv->slave[node->AddrB_if])
 497                 *addr_b_ifindex = hsr_priv->slave[node->AddrB_if]->ifindex;
 498         else
 499                 *addr_b_ifindex = -1;
 500
 501         rcu_read_unlock();
 502
 503         return 0;
 504 }