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