drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/wait.h>
  15 #include <linux/cdev.h>
  16 #include <linux/idr.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18 #include <linux/uio.h>
  19
  20 #include <net/ipv6.h>
  21 #include <net/net_namespace.h>
  22 #include <net/rtnetlink.h>
  23 #include <net/sock.h>
  24 #include <linux/virtio_net.h>
  25
  26 /*
  27  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  28  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  29  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  30  * implemented in hardware on the underlying device.
  31  *
  32  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  33  * mechanism.
  34  *
  35  */
  36 struct macvtap_queue {
  37         struct sock sk;
  38         struct socket sock;
  39         struct socket_wq wq;
  40         int vnet_hdr_sz;
  41         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  42         struct file *file;
  43         unsigned int flags;
  44         u16 queue_index;
  45         bool enabled;
  46         struct list_head next;
  47 };
  48
  49 static struct proto macvtap_proto = {
  50         .name = "macvtap",
  51         .owner = THIS_MODULE,
  52         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  53 };
  54
  55 /*
  56  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  57  */
  58 static dev_t macvtap_major;
  59 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  60 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  61 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  62
  63 #define GOODCOPY_LEN 128
  64 static struct class *macvtap_class;
  65 static struct cdev macvtap_cdev;
  66
  67 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  68
  69 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  70                       NETIF_F_TSO6)
  71 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  72 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
  73
  74 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
  75 {
  76         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
  77 }
  78
  79 /*
  80  * RCU usage:
  81  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  82  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  83  * or rtnl is held.
  84  *
  85  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  86  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  87  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  88  * macvtap_get_queue() fails.
  89  *
  90  * There may still be references to the struct sock inside of the
  91  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  92  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  93  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  94  */
  95
  96 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
  97                                 struct macvtap_queue *q)
  98 {
  99         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 100         int err = -EINVAL;
 101
 102         ASSERT_RTNL();
 103
 104         if (q->enabled)
 105                 goto out;
 106
 107         err = 0;
 108         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 109         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 110         q->enabled = true;
 111
 112         vlan->numvtaps++;
 113 out:
 114         return err;
 115 }
 116
 117 /* Requires RTNL */
 118 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 119                              struct macvtap_queue *q)
 120 {
 121         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 122
 123         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 124                 return -EBUSY;
 125
 126         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 127         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 128         sock_hold(&q->sk);
 129
 130         q->file = file;
 131         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 132         q->enabled = true;
 133         file->private_data = q;
 134         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 135
 136         vlan->numvtaps++;
 137         vlan->numqueues++;
 138
 139         return 0;
 140 }
 141
 142 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 143 {
 144         struct macvlan_dev *vlan;
 145         struct macvtap_queue *nq;
 146
 147         ASSERT_RTNL();
 148         if (!q->enabled)
 149                 return -EINVAL;
 150
 151         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 152
 153         if (vlan) {
 154                 int index = q->queue_index;
 155                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 156                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 157                 nq->queue_index = index;
 158
 159                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 160                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 161                 q->enabled = false;
 162
 163                 vlan->numvtaps--;
 164         }
 165
 166         return 0;
 167 }
 168
 169 /*
 170  * The file owning the queue got closed, give up both
 171  * the reference that the files holds as well as the
 172  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 173  *
 174  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 175  * to the queue again after destroying it.
 176  */
 177 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 178 {
 179         struct macvlan_dev *vlan;
 180
 181         rtnl_lock();
 182         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 183
 184         if (vlan) {
 185                 if (q->enabled)
 186                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 187
 188                 vlan->numqueues--;
 189                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 190                 sock_put(&q->sk);
 191                 list_del_init(&q->next);
 192         }
 193
 194         rtnl_unlock();
 195
 196         synchronize_rcu();
 197         sock_put(&q->sk);
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 202  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 203  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 204  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 205  * of this function.
 206  */
 207 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 208                                                struct sk_buff *skb)
 209 {
 210         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 211         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 212         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 213          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 214          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 215          * racing against queue removal.
 216          */
 217         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 218         __u32 rxq;
 219
 220         if (!numvtaps)
 221                 goto out;
 222
 223         /* Check if we can use flow to select a queue */
 224         rxq = skb_get_hash(skb);
 225         if (rxq) {
 226                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 227                 goto out;
 228         }
 229
 230         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 231                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 232
 233                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 234                         rxq -= numvtaps;
 235
 236                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 237                 goto out;
 238         }
 239
 240         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 241 out:
 242         return tap;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * The net_device is going away, give up the reference
 247  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 248  * from the queues to NULL.
 249  */
 250 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 251 {
 252         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 253         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 254         int i, j = 0;
 255
 256         ASSERT_RTNL();
 257         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 258                 list_del_init(&q->next);
 259                 qlist[j++] = q;
 260                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 261                 if (q->enabled)
 262                         vlan->numvtaps--;
 263                 vlan->numqueues--;
 264         }
 265         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 266                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 267         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 268         BUG_ON(vlan->numqueues);
 269         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 270         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 271
 272         for (--j; j >= 0; j--)
 273                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 274 }
 275
 276 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
 277 {
 278         struct sk_buff *skb = *pskb;
 279         struct net_device *dev = skb->dev;
 280         struct macvlan_dev *vlan;
 281         struct macvtap_queue *q;
 282         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
 283
 284         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
 285         if (!vlan)
 286                 return RX_HANDLER_PASS;
 287
 288         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 289         if (!q)
 290                 return RX_HANDLER_PASS;
 291
 292         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 293                 goto drop;
 294
 295         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 296
 297         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
 298          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
 299          * enabled.
 300          */
 301         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
 302                 features |= vlan->tap_features;
 303         if (netif_needs_gso(dev, skb, features)) {
 304                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
 305
 306                 if (IS_ERR(segs))
 307                         goto drop;
 308
 309                 if (!segs) {
 310                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 311                         goto wake_up;
 312                 }
 313
 314                 kfree_skb(skb);
 315                 while (segs) {
 316                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
 317
 318                         segs->next = NULL;
 319                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
 320                         segs = nskb;
 321                 }
 322         } else {
 323                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
 324                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
 325                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
 326                  *        check, we either support them all or none.
 327                  */
 328                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 329                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
 330                     skb_checksum_help(skb))
 331                         goto drop;
 332                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 333         }
 334
 335 wake_up:
 336         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 337         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 338
 339 drop:
 340         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
 341         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
 342         kfree_skb(skb);
 343         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 344 }
 345
 346 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 347 {
 348         int retval = -ENOMEM;
 349
 350         mutex_lock(&minor_lock);
 351         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 352         if (retval >= 0) {
 353                 vlan->minor = retval;
 354         } else if (retval == -ENOSPC) {
 355                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 356                 retval = -EINVAL;
 357         }
 358         mutex_unlock(&minor_lock);
 359         return retval < 0 ? retval : 0;
 360 }
 361
 362 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 363 {
 364         mutex_lock(&minor_lock);
 365         if (vlan->minor) {
 366                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 367                 vlan->minor = 0;
 368         }
 369         mutex_unlock(&minor_lock);
 370 }
 371
 372 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 373 {
 374         struct net_device *dev = NULL;
 375         struct macvlan_dev *vlan;
 376
 377         mutex_lock(&minor_lock);
 378         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 379         if (vlan) {
 380                 dev = vlan->dev;
 381                 dev_hold(dev);
 382         }
 383         mutex_unlock(&minor_lock);
 384         return dev;
 385 }
 386
 387 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 388                            struct net_device *dev,
 389                            struct nlattr *tb[],
 390                            struct nlattr *data[])
 391 {
 392         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 393         int err;
 394
 395         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 396
 397         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 398          * tap support all offloads also.
 399          */
 400         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 401
 402         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
 403         if (err)
 404                 return err;
 405
 406         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 407          * because we can't undo what it does.
 408          */
 409         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
 410 }
 411
 412 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 413                             struct list_head *head)
 414 {
 415         netdev_rx_handler_unregister(dev);
 416         macvtap_del_queues(dev);
 417         macvlan_dellink(dev, head);
 418 }
 419
 420 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 421 {
 422         macvlan_common_setup(dev);
 423         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 424 }
 425
 426 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 427         .kind           = "macvtap",
 428         .setup          = macvtap_setup,
 429         .newlink        = macvtap_newlink,
 430         .dellink        = macvtap_dellink,
 431 };
 432
 433
 434 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 435 {
 436         wait_queue_head_t *wqueue;
 437
 438         if (!sock_writeable(sk) ||
 439             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 440                 return;
 441
 442         wqueue = sk_sleep(sk);
 443         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 444                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 445 }
 446
 447 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 448 {
 449         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 450 }
 451
 452 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 453 {
 454         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 455         struct net_device *dev;
 456         struct macvtap_queue *q;
 457         int err = -ENODEV;
 458
 459         rtnl_lock();
 460         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 461         if (!dev)
 462                 goto out;
 463
 464         err = -ENOMEM;
 465         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 466                                              &macvtap_proto);
 467         if (!q)
 468                 goto out;
 469
 470         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 471         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 472         q->sock.type = SOCK_RAW;
 473         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 474         q->sock.file = file;
 475         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 476         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 477         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 478         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 479         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 480         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 481
 482         /*
 483          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 484          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 485          *
 486          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 487          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 488          */
 489         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 490                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 491
 492         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 493         if (err)
 494                 sock_put(&q->sk);
 495
 496 out:
 497         if (dev)
 498                 dev_put(dev);
 499
 500         rtnl_unlock();
 501         return err;
 502 }
 503
 504 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 505 {
 506         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 507         macvtap_put_queue(q);
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 512 {
 513         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 514         unsigned int mask = POLLERR;
 515
 516         if (!q)
 517                 goto out;
 518
 519         mask = 0;
 520         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 521
 522         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 523                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 524
 525         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 526             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 527              sock_writeable(&q->sk)))
 528                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 529
 530 out:
 531         return mask;
 532 }
 533
 534 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 535                                                 size_t len, size_t linear,
 536                                                 int noblock, int *err)
 537 {
 538         struct sk_buff *skb;
 539
 540         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 541         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 542                 linear = len;
 543
 544         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 545                                    err, 0);
 546         if (!skb)
 547                 return NULL;
 548
 549         skb_reserve(skb, prepad);
 550         skb_put(skb, linear);
 551         skb->data_len = len - linear;
 552         skb->len += len - linear;
 553
 554         return skb;
 555 }
 556
 557 /*
 558  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 559  * be shared with the tun/tap driver.
 560  */
 561 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 562                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 563 {
 564         unsigned short gso_type = 0;
 565         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 566                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 567                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 568                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 569                         break;
 570                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 571                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 572                         break;
 573                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 574                         pr_warn_once("macvtap: %s: using disabled UFO feature; please fix this program\n",
 575                                      current->comm);
 576                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 577                         if (skb->protocol == htons(ETH_P_IPV6))
 578                                 ipv6_proxy_select_ident(skb);
 579                         break;
 580                 default:
 581                         return -EINVAL;
 582                 }
 583
 584                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 585                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 586
 587                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 588                         return -EINVAL;
 589         }
 590
 591         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 592                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 593                                           vnet_hdr->csum_offset))
 594                         return -EINVAL;
 595         }
 596
 597         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 598                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 599                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 600
 601                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 602                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 603                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 604         }
 605         return 0;
 606 }
 607
 608 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 609                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 610 {
 611         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 612
 613         if (skb_is_gso(skb)) {
 614                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 615
 616                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 617                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 618                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 619                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 620                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 621                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 622                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 623                 else
 624                         BUG();
 625                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 626                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 627         } else
 628                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 629
 630         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 631                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 632                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 633                 if (vlan_tx_tag_present(skb))
 634                         vnet_hdr->csum_start += VLAN_HLEN;
 635                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 636         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 637                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 638         } /* else everything is zero */
 639 }
 640
 641 /* Get packet from user space buffer */
 642 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 643                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 644                                 size_t count, int noblock)
 645 {
 646         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(NET_IP_ALIGN);
 647         struct sk_buff *skb;
 648         struct macvlan_dev *vlan;
 649         unsigned long len = total_len;
 650         int err;
 651         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 652         int vnet_hdr_len = 0;
 653         int copylen = 0;
 654         bool zerocopy = false;
 655         size_t linear;
 656
 657         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 658                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 659
 660                 err = -EINVAL;
 661                 if (len < vnet_hdr_len)
 662                         goto err;
 663                 len -= vnet_hdr_len;
 664
 665                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 666                                            sizeof(vnet_hdr));
 667                 if (err < 0)
 668                         goto err;
 669                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 670                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 671                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 672                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 673                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 674                 err = -EINVAL;
 675                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 676                         goto err;
 677         }
 678
 679         err = -EINVAL;
 680         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 681                 goto err;
 682
 683         err = -EMSGSIZE;
 684         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 685                 goto err;
 686
 687         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 688                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ? vnet_hdr.hdr_len : GOODCOPY_LEN;
 689                 if (copylen > good_linear)
 690                         copylen = good_linear;
 691                 linear = copylen;
 692                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
 693                     <= MAX_SKB_FRAGS)
 694                         zerocopy = true;
 695         }
 696
 697         if (!zerocopy) {
 698                 copylen = len;
 699                 if (vnet_hdr.hdr_len > good_linear)
 700                         linear = good_linear;
 701                 else
 702                         linear = vnet_hdr.hdr_len;
 703         }
 704
 705         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 706                                 linear, noblock, &err);
 707         if (!skb)
 708                 goto err;
 709
 710         if (zerocopy)
 711                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 712         else {
 713                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 714                                                    len);
 715                 if (!err && m && m->msg_control) {
 716                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 717                         uarg->callback(uarg, false);
 718                 }
 719         }
 720
 721         if (err)
 722                 goto err_kfree;
 723
 724         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 725         skb_reset_mac_header(skb);
 726         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 727
 728         if (vnet_hdr_len) {
 729                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 730                 if (err)
 731                         goto err_kfree;
 732         }
 733
 734         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 735
 736         rcu_read_lock();
 737         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 738         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 739         if (zerocopy) {
 740                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 741                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 742                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 743         }
 744         if (vlan) {
 745                 skb->dev = vlan->dev;
 746                 dev_queue_xmit(skb);
 747         } else {
 748                 kfree_skb(skb);
 749         }
 750         rcu_read_unlock();
 751
 752         return total_len;
 753
 754 err_kfree:
 755         kfree_skb(skb);
 756
 757 err:
 758         rcu_read_lock();
 759         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 760         if (vlan)
 761                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
 762         rcu_read_unlock();
 763
 764         return err;
 765 }
 766
 767 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 768                                  unsigned long count, loff_t pos)
 769 {
 770         struct file *file = iocb->ki_filp;
 771         ssize_t result = -ENOLINK;
 772         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 773
 774         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 775                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 776         return result;
 777 }
 778
 779 /* Put packet to the user space buffer */
 780 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 781                                 const struct sk_buff *skb,
 782                                 struct iov_iter *iter)
 783 {
 784         int ret;
 785         int vnet_hdr_len = 0;
 786         int vlan_offset = 0;
 787         int total;
 788
 789         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 790                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 791                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 792                 if (iov_iter_count(iter) < vnet_hdr_len)
 793                         return -EINVAL;
 794
 795                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 796
 797                 if (copy_to_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), iter) !=
 798                     sizeof(vnet_hdr))
 799                         return -EFAULT;
 800
 801                 iov_iter_advance(iter, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
 802         }
 803         total = vnet_hdr_len;
 804         total += skb->len;
 805
 806         if (vlan_tx_tag_present(skb)) {
 807                 struct {
 808                         __be16 h_vlan_proto;
 809                         __be16 h_vlan_TCI;
 810                 } veth;
 811                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 812                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 813
 814                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 815                 total += VLAN_HLEN;
 816
 817                 ret = skb_copy_datagram_iter(skb, 0, iter, vlan_offset);
 818                 if (ret || !iov_iter_count(iter))
 819                         goto done;
 820
 821                 ret = copy_to_iter(&veth, sizeof(veth), iter);
 822                 if (ret != sizeof(veth) || !iov_iter_count(iter))
 823                         goto done;
 824         }
 825
 826         ret = skb_copy_datagram_iter(skb, vlan_offset, iter,
 827                                      skb->len - vlan_offset);
 828
 829 done:
 830         return ret ? ret : total;
 831 }
 832
 833 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
 834                                struct iov_iter *to,
 835                                int noblock)
 836 {
 837         DEFINE_WAIT(wait);
 838         struct sk_buff *skb;
 839         ssize_t ret = 0;
 840
 841         if (!iov_iter_count(to))
 842                 return 0;
 843
 844         while (1) {
 845                 if (!noblock)
 846                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 847                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 848
 849                 /* Read frames from the queue */
 850                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 851                 if (skb)
 852                         break;
 853                 if (noblock) {
 854                         ret = -EAGAIN;
 855                         break;
 856                 }
 857                 if (signal_pending(current)) {
 858                         ret = -ERESTARTSYS;
 859                         break;
 860                 }
 861                 /* Nothing to read, let's sleep */
 862                 schedule();
 863         }
 864         if (skb) {
 865                 ret = macvtap_put_user(q, skb, to);
 866                 kfree_skb(skb);
 867         }
 868         if (!noblock)
 869                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 870         return ret;
 871 }
 872
 873 static ssize_t macvtap_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 874 {
 875         struct file *file = iocb->ki_filp;
 876         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 877         ssize_t len = iov_iter_count(to), ret;
 878
 879         ret = macvtap_do_read(q, to, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 880         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 881         if (ret > 0)
 882                 iocb->ki_pos = ret;
 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
 949         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 950          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 951          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 952          * does not support TSO.
 953          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 954          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 955          * user-space will not receive TSO frames.
 956          */
 957         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6))
 958                 features |= RX_OFFLOADS;
 959         else
 960                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 961
 962         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 963          * reflect user expectations.
 964          */
 965         vlan->tap_features = feature_mask;
 966         vlan->set_features = features;
 967         netdev_update_features(vlan->dev);
 968
 969         return 0;
 970 }
 971
 972 /*
 973  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 974  */
 975 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 976                           unsigned long arg)
 977 {
 978         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 979         struct macvlan_dev *vlan;
 980         void __user *argp = (void __user *)arg;
 981         struct ifreq __user *ifr = argp;
 982         unsigned int __user *up = argp;
 983         unsigned int u;
 984         int __user *sp = argp;
 985         int s;
 986         int ret;
 987
 988         switch (cmd) {
 989         case TUNSETIFF:
 990                 /* ignore the name, just look at flags */
 991                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 992                         return -EFAULT;
 993
 994                 ret = 0;
 995                 if ((u & ~(IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)) !=
 996                     (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 997                         ret = -EINVAL;
 998                 else
 999                         q->flags = u;
1000
1001                 return ret;
1002
1003         case TUNGETIFF:
1004                 rtnl_lock();
1005                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1006                 if (!vlan) {
1007                         rtnl_unlock();
1008                         return -ENOLINK;
1009                 }
1010
1011                 ret = 0;
1012                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1013                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
1014                         ret = -EFAULT;
1015                 macvtap_put_vlan(vlan);
1016                 rtnl_unlock();
1017                 return ret;
1018
1019         case TUNSETQUEUE:
1020                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1021                         return -EFAULT;
1022                 rtnl_lock();
1023                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1024                 rtnl_unlock();
1025                 return ret;
1026
1027         case TUNGETFEATURES:
1028                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR |
1029                              IFF_MULTI_QUEUE, up))
1030                         return -EFAULT;
1031                 return 0;
1032
1033         case TUNSETSNDBUF:
1034                 if (get_user(u, up))
1035                         return -EFAULT;
1036
1037                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1038                 return 0;
1039
1040         case TUNGETVNETHDRSZ:
1041                 s = q->vnet_hdr_sz;
1042                 if (put_user(s, sp))
1043                         return -EFAULT;
1044                 return 0;
1045
1046         case TUNSETVNETHDRSZ:
1047                 if (get_user(s, sp))
1048                         return -EFAULT;
1049                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1050                         return -EINVAL;
1051
1052                 q->vnet_hdr_sz = s;
1053                 return 0;
1054
1055         case TUNSETOFFLOAD:
1056                 /* let the user check for future flags */
1057                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1058                             TUN_F_TSO_ECN))
1059                         return -EINVAL;
1060
1061                 rtnl_lock();
1062                 ret = set_offload(q, arg);
1063                 rtnl_unlock();
1064                 return ret;
1065
1066         default:
1067                 return -EINVAL;
1068         }
1069 }
1070
1071 #ifdef CONFIG_COMPAT
1072 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1073                                  unsigned long arg)
1074 {
1075         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1076 }
1077 #endif
1078
1079 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1080         .owner          = THIS_MODULE,
1081         .open           = macvtap_open,
1082         .release        = macvtap_release,
1083         .read           = new_sync_read,
1084         .read_iter      = macvtap_read_iter,
1085         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1086         .poll           = macvtap_poll,
1087         .llseek         = no_llseek,
1088         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1089 #ifdef CONFIG_COMPAT
1090         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1091 #endif
1092 };
1093
1094 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1095                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1096 {
1097         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1098         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1099                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1100 }
1101
1102 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1103                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1104                            int flags)
1105 {
1106         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1107         struct iov_iter to;
1108         int ret;
1109         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1110                 return -EINVAL;
1111         iov_iter_init(&to, READ, m->msg_iov, m->msg_iovlen, total_len);
1112         ret = macvtap_do_read(q, &to, 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");