drivers/net/vxlan.c

   1 /*
   2  * VXLAN: Virtual eXtensiable Local Area Network
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012 Vyatta Inc.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  * TODO
  11  *  - use IANA UDP port number (when defined)
  12  *  - IPv6 (not in RFC)
  13  */
  14
  15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  16
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/module.h>
  20 #include <linux/errno.h>
  21 #include <linux/slab.h>
  22 #include <linux/skbuff.h>
  23 #include <linux/rculist.h>
  24 #include <linux/netdevice.h>
  25 #include <linux/in.h>
  26 #include <linux/ip.h>
  27 #include <linux/udp.h>
  28 #include <linux/igmp.h>
  29 #include <linux/etherdevice.h>
  30 #include <linux/if_ether.h>
  31 #include <linux/hash.h>
  32 #include <net/ip.h>
  33 #include <net/icmp.h>
  34 #include <net/udp.h>
  35 #include <net/rtnetlink.h>
  36 #include <net/route.h>
  37 #include <net/dsfield.h>
  38 #include <net/inet_ecn.h>
  39 #include <net/net_namespace.h>
  40 #include <net/netns/generic.h>
  41
  42 #define VXLAN_VERSION   "0.1"
  43
  44 #define VNI_HASH_BITS   10
  45 #define VNI_HASH_SIZE   (1<<VNI_HASH_BITS)
  46 #define FDB_HASH_BITS   8
  47 #define FDB_HASH_SIZE   (1<<FDB_HASH_BITS)
  48 #define FDB_AGE_DEFAULT 300 /* 5 min */
  49 #define FDB_AGE_INTERVAL (10 * HZ)      /* rescan interval */
  50
  51 #define VXLAN_N_VID     (1u << 24)
  52 #define VXLAN_VID_MASK  (VXLAN_N_VID - 1)
  53 /* VLAN + IP header + UDP + VXLAN */
  54 #define VXLAN_HEADROOM (4 + 20 + 8 + 8)
  55
  56 #define VXLAN_FLAGS 0x08000000  /* struct vxlanhdr.vx_flags required value. */
  57
  58 /* VXLAN protocol header */
  59 struct vxlanhdr {
  60         __be32 vx_flags;
  61         __be32 vx_vni;
  62 };
  63
  64 /* UDP port for VXLAN traffic. */
  65 static unsigned int vxlan_port __read_mostly = 8472;
  66 module_param_named(udp_port, vxlan_port, uint, 0444);
  67 MODULE_PARM_DESC(udp_port, "Destination UDP port");
  68
  69 static bool log_ecn_error = true;
  70 module_param(log_ecn_error, bool, 0644);
  71 MODULE_PARM_DESC(log_ecn_error, "Log packets received with corrupted ECN");
  72
  73 /* per-net private data for this module */
  74 static unsigned int vxlan_net_id;
  75 struct vxlan_net {
  76         struct socket     *sock;        /* UDP encap socket */
  77         struct hlist_head vni_list[VNI_HASH_SIZE];
  78 };
  79
  80 /* Forwarding table entry */
  81 struct vxlan_fdb {
  82         struct hlist_node hlist;        /* linked list of entries */
  83         struct rcu_head   rcu;
  84         unsigned long     updated;      /* jiffies */
  85         unsigned long     used;
  86         __be32            remote_ip;
  87         u16               state;        /* see ndm_state */
  88         u8                eth_addr[ETH_ALEN];
  89 };
  90
  91 /* Per-cpu network traffic stats */
  92 struct vxlan_stats {
  93         u64                     rx_packets;
  94         u64                     rx_bytes;
  95         u64                     tx_packets;
  96         u64                     tx_bytes;
  97         struct u64_stats_sync   syncp;
  98 };
  99
 100 /* Pseudo network device */
 101 struct vxlan_dev {
 102         struct hlist_node hlist;
 103         struct net_device *dev;
 104         struct vxlan_stats __percpu *stats;
 105         __u32             vni;          /* virtual network id */
 106         __be32            gaddr;        /* multicast group */
 107         __be32            saddr;        /* source address */
 108         unsigned int      link;         /* link to multicast over */
 109         __u8              tos;          /* TOS override */
 110         __u8              ttl;
 111         bool              learn;
 112
 113         unsigned long     age_interval;
 114         struct timer_list age_timer;
 115         spinlock_t        hash_lock;
 116         unsigned int      addrcnt;
 117         unsigned int      addrmax;
 118         unsigned int      addrexceeded;
 119
 120         struct hlist_head fdb_head[FDB_HASH_SIZE];
 121 };
 122
 123 /* salt for hash table */
 124 static u32 vxlan_salt __read_mostly;
 125
 126 static inline struct hlist_head *vni_head(struct net *net, u32 id)
 127 {
 128         struct vxlan_net *vn = net_generic(net, vxlan_net_id);
 129
 130         return &vn->vni_list[hash_32(id, VNI_HASH_BITS)];
 131 }
 132
 133 /* Look up VNI in a per net namespace table */
 134 static struct vxlan_dev *vxlan_find_vni(struct net *net, u32 id)
 135 {
 136         struct vxlan_dev *vxlan;
 137         struct hlist_node *node;
 138
 139         hlist_for_each_entry_rcu(vxlan, node, vni_head(net, id), hlist) {
 140                 if (vxlan->vni == id)
 141                         return vxlan;
 142         }
 143
 144         return NULL;
 145 }
 146
 147 /* Fill in neighbour message in skbuff. */
 148 static int vxlan_fdb_info(struct sk_buff *skb, struct vxlan_dev *vxlan,
 149                            const struct vxlan_fdb *fdb,
 150                            u32 portid, u32 seq, int type, unsigned int flags)
 151 {
 152         unsigned long now = jiffies;
 153         struct nda_cacheinfo ci;
 154         struct nlmsghdr *nlh;
 155         struct ndmsg *ndm;
 156
 157         nlh = nlmsg_put(skb, portid, seq, type, sizeof(*ndm), flags);
 158         if (nlh == NULL)
 159                 return -EMSGSIZE;
 160
 161         ndm = nlmsg_data(nlh);
 162         memset(ndm, 0, sizeof(*ndm));
 163         ndm->ndm_family = AF_BRIDGE;
 164         ndm->ndm_state = fdb->state;
 165         ndm->ndm_ifindex = vxlan->dev->ifindex;
 166         ndm->ndm_flags = NTF_SELF;
 167         ndm->ndm_type = NDA_DST;
 168
 169         if (nla_put(skb, NDA_LLADDR, ETH_ALEN, &fdb->eth_addr))
 170                 goto nla_put_failure;
 171
 172         if (nla_put_be32(skb, NDA_DST, fdb->remote_ip))
 173                 goto nla_put_failure;
 174
 175         ci.ndm_used      = jiffies_to_clock_t(now - fdb->used);
 176         ci.ndm_confirmed = 0;
 177         ci.ndm_updated   = jiffies_to_clock_t(now - fdb->updated);
 178         ci.ndm_refcnt    = 0;
 179
 180         if (nla_put(skb, NDA_CACHEINFO, sizeof(ci), &ci))
 181                 goto nla_put_failure;
 182
 183         return nlmsg_end(skb, nlh);
 184
 185 nla_put_failure:
 186         nlmsg_cancel(skb, nlh);
 187         return -EMSGSIZE;
 188 }
 189
 190 static inline size_t vxlan_nlmsg_size(void)
 191 {
 192         return NLMSG_ALIGN(sizeof(struct ndmsg))
 193                 + nla_total_size(ETH_ALEN) /* NDA_LLADDR */
 194                 + nla_total_size(sizeof(__be32)) /* NDA_DST */
 195                 + nla_total_size(sizeof(struct nda_cacheinfo));
 196 }
 197
 198 static void vxlan_fdb_notify(struct vxlan_dev *vxlan,
 199                              const struct vxlan_fdb *fdb, int type)
 200 {
 201         struct net *net = dev_net(vxlan->dev);
 202         struct sk_buff *skb;
 203         int err = -ENOBUFS;
 204
 205         skb = nlmsg_new(vxlan_nlmsg_size(), GFP_ATOMIC);
 206         if (skb == NULL)
 207                 goto errout;
 208
 209         err = vxlan_fdb_info(skb, vxlan, fdb, 0, 0, type, 0);
 210         if (err < 0) {
 211                 /* -EMSGSIZE implies BUG in vxlan_nlmsg_size() */
 212                 WARN_ON(err == -EMSGSIZE);
 213                 kfree_skb(skb);
 214                 goto errout;
 215         }
 216
 217         rtnl_notify(skb, net, 0, RTNLGRP_NEIGH, NULL, GFP_ATOMIC);
 218         return;
 219 errout:
 220         if (err < 0)
 221                 rtnl_set_sk_err(net, RTNLGRP_NEIGH, err);
 222 }
 223
 224 /* Hash Ethernet address */
 225 static u32 eth_hash(const unsigned char *addr)
 226 {
 227         u64 value = get_unaligned((u64 *)addr);
 228
 229         /* only want 6 bytes */
 230 #ifdef __BIG_ENDIAN
 231         value <<= 16;
 232 #else
 233         value >>= 16;
 234 #endif
 235         return hash_64(value, FDB_HASH_BITS);
 236 }
 237
 238 /* Hash chain to use given mac address */
 239 static inline struct hlist_head *vxlan_fdb_head(struct vxlan_dev *vxlan,
 240                                                 const u8 *mac)
 241 {
 242         return &vxlan->fdb_head[eth_hash(mac)];
 243 }
 244
 245 /* Look up Ethernet address in forwarding table */
 246 static struct vxlan_fdb *vxlan_find_mac(struct vxlan_dev *vxlan,
 247                                         const u8 *mac)
 248
 249 {
 250         struct hlist_head *head = vxlan_fdb_head(vxlan, mac);
 251         struct vxlan_fdb *f;
 252         struct hlist_node *node;
 253
 254         hlist_for_each_entry_rcu(f, node, head, hlist) {
 255                 if (compare_ether_addr(mac, f->eth_addr) == 0)
 256                         return f;
 257         }
 258
 259         return NULL;
 260 }
 261
 262 /* Add new entry to forwarding table -- assumes lock held */
 263 static int vxlan_fdb_create(struct vxlan_dev *vxlan,
 264                             const u8 *mac, __be32 ip,
 265                             __u16 state, __u16 flags)
 266 {
 267         struct vxlan_fdb *f;
 268         int notify = 0;
 269
 270         f = vxlan_find_mac(vxlan, mac);
 271         if (f) {
 272                 if (flags & NLM_F_EXCL) {
 273                         netdev_dbg(vxlan->dev,
 274                                    "lost race to create %pM\n", mac);
 275                         return -EEXIST;
 276                 }
 277                 if (f->state != state) {
 278                         f->state = state;
 279                         f->updated = jiffies;
 280                         notify = 1;
 281                 }
 282         } else {
 283                 if (!(flags & NLM_F_CREATE))
 284                         return -ENOENT;
 285
 286                 if (vxlan->addrmax && vxlan->addrcnt >= vxlan->addrmax)
 287                         return -ENOSPC;
 288
 289                 netdev_dbg(vxlan->dev, "add %pM -> %pI4\n", mac, &ip);
 290                 f = kmalloc(sizeof(*f), GFP_ATOMIC);
 291                 if (!f)
 292                         return -ENOMEM;
 293
 294                 notify = 1;
 295                 f->remote_ip = ip;
 296                 f->state = state;
 297                 f->updated = f->used = jiffies;
 298                 memcpy(f->eth_addr, mac, ETH_ALEN);
 299
 300                 ++vxlan->addrcnt;
 301                 hlist_add_head_rcu(&f->hlist,
 302                                    vxlan_fdb_head(vxlan, mac));
 303         }
 304
 305         if (notify)
 306                 vxlan_fdb_notify(vxlan, f, RTM_NEWNEIGH);
 307
 308         return 0;
 309 }
 310
 311 static void vxlan_fdb_destroy(struct vxlan_dev *vxlan, struct vxlan_fdb *f)
 312 {
 313         netdev_dbg(vxlan->dev,
 314                     "delete %pM\n", f->eth_addr);
 315
 316         --vxlan->addrcnt;
 317         vxlan_fdb_notify(vxlan, f, RTM_DELNEIGH);
 318
 319         hlist_del_rcu(&f->hlist);
 320         kfree_rcu(f, rcu);
 321 }
 322
 323 /* Add static entry (via netlink) */
 324 static int vxlan_fdb_add(struct ndmsg *ndm, struct nlattr *tb[],
 325                          struct net_device *dev,
 326                          const unsigned char *addr, u16 flags)
 327 {
 328         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 329         __be32 ip;
 330         int err;
 331
 332         if (!(ndm->ndm_state & (NUD_PERMANENT|NUD_REACHABLE))) {
 333                 pr_info("RTM_NEWNEIGH with invalid state %#x\n",
 334                         ndm->ndm_state);
 335                 return -EINVAL;
 336         }
 337
 338         if (tb[NDA_DST] == NULL)
 339                 return -EINVAL;
 340
 341         if (nla_len(tb[NDA_DST]) != sizeof(__be32))
 342                 return -EAFNOSUPPORT;
 343
 344         ip = nla_get_be32(tb[NDA_DST]);
 345
 346         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 347         err = vxlan_fdb_create(vxlan, addr, ip, ndm->ndm_state, flags);
 348         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 349
 350         return err;
 351 }
 352
 353 /* Delete entry (via netlink) */
 354 static int vxlan_fdb_delete(struct ndmsg *ndm, struct net_device *dev,
 355                             const unsigned char *addr)
 356 {
 357         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 358         struct vxlan_fdb *f;
 359         int err = -ENOENT;
 360
 361         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 362         f = vxlan_find_mac(vxlan, addr);
 363         if (f) {
 364                 vxlan_fdb_destroy(vxlan, f);
 365                 err = 0;
 366         }
 367         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 368
 369         return err;
 370 }
 371
 372 /* Dump forwarding table */
 373 static int vxlan_fdb_dump(struct sk_buff *skb, struct netlink_callback *cb,
 374                           struct net_device *dev, int idx)
 375 {
 376         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 377         unsigned int h;
 378
 379         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h) {
 380                 struct vxlan_fdb *f;
 381                 struct hlist_node *n;
 382                 int err;
 383
 384                 hlist_for_each_entry_rcu(f, n, &vxlan->fdb_head[h], hlist) {
 385                         if (idx < cb->args[0])
 386                                 goto skip;
 387
 388                         err = vxlan_fdb_info(skb, vxlan, f,
 389                                              NETLINK_CB(cb->skb).portid,
 390                                              cb->nlh->nlmsg_seq,
 391                                              RTM_NEWNEIGH,
 392                                              NLM_F_MULTI);
 393                         if (err < 0)
 394                                 break;
 395 skip:
 396                         ++idx;
 397                 }
 398         }
 399
 400         return idx;
 401 }
 402
 403 /* Watch incoming packets to learn mapping between Ethernet address
 404  * and Tunnel endpoint.
 405  */
 406 static void vxlan_snoop(struct net_device *dev,
 407                         __be32 src_ip, const u8 *src_mac)
 408 {
 409         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 410         struct vxlan_fdb *f;
 411         int err;
 412
 413         f = vxlan_find_mac(vxlan, src_mac);
 414         if (likely(f)) {
 415                 f->used = jiffies;
 416                 if (likely(f->remote_ip == src_ip))
 417                         return;
 418
 419                 if (net_ratelimit())
 420                         netdev_info(dev,
 421                                     "%pM migrated from %pI4 to %pI4\n",
 422                                     src_mac, &f->remote_ip, &src_ip);
 423
 424                 f->remote_ip = src_ip;
 425                 f->updated = jiffies;
 426         } else {
 427                 /* learned new entry */
 428                 spin_lock(&vxlan->hash_lock);
 429                 err = vxlan_fdb_create(vxlan, src_mac, src_ip,
 430                                        NUD_REACHABLE,
 431                                        NLM_F_EXCL|NLM_F_CREATE);
 432                 spin_unlock(&vxlan->hash_lock);
 433         }
 434 }
 435
 436
 437 /* See if multicast group is already in use by other ID */
 438 static bool vxlan_group_used(struct vxlan_net *vn,
 439                              const struct vxlan_dev *this)
 440 {
 441         const struct vxlan_dev *vxlan;
 442         struct hlist_node *node;
 443         unsigned h;
 444
 445         for (h = 0; h < VNI_HASH_SIZE; ++h)
 446                 hlist_for_each_entry(vxlan, node, &vn->vni_list[h], hlist) {
 447                         if (vxlan == this)
 448                                 continue;
 449
 450                         if (!netif_running(vxlan->dev))
 451                                 continue;
 452
 453                         if (vxlan->gaddr == this->gaddr)
 454                                 return true;
 455                 }
 456
 457         return false;
 458 }
 459
 460 /* kernel equivalent to IP_ADD_MEMBERSHIP */
 461 static int vxlan_join_group(struct net_device *dev)
 462 {
 463         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 464         struct vxlan_net *vn = net_generic(dev_net(dev), vxlan_net_id);
 465         struct sock *sk = vn->sock->sk;
 466         struct ip_mreqn mreq = {
 467                 .imr_multiaddr.s_addr = vxlan->gaddr,
 468         };
 469         int err;
 470
 471         /* Already a member of group */
 472         if (vxlan_group_used(vn, vxlan))
 473                 return 0;
 474
 475         /* Need to drop RTNL to call multicast join */
 476         rtnl_unlock();
 477         lock_sock(sk);
 478         err = ip_mc_join_group(sk, &mreq);
 479         release_sock(sk);
 480         rtnl_lock();
 481
 482         return err;
 483 }
 484
 485
 486 /* kernel equivalent to IP_DROP_MEMBERSHIP */
 487 static int vxlan_leave_group(struct net_device *dev)
 488 {
 489         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 490         struct vxlan_net *vn = net_generic(dev_net(dev), vxlan_net_id);
 491         int err = 0;
 492         struct sock *sk = vn->sock->sk;
 493         struct ip_mreqn mreq = {
 494                 .imr_multiaddr.s_addr = vxlan->gaddr,
 495         };
 496
 497         /* Only leave group when last vxlan is done. */
 498         if (vxlan_group_used(vn, vxlan))
 499                 return 0;
 500
 501         /* Need to drop RTNL to call multicast leave */
 502         rtnl_unlock();
 503         lock_sock(sk);
 504         err = ip_mc_leave_group(sk, &mreq);
 505         release_sock(sk);
 506         rtnl_lock();
 507
 508         return err;
 509 }
 510
 511 /* Callback from net/ipv4/udp.c to receive packets */
 512 static int vxlan_udp_encap_recv(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
 513 {
 514         struct iphdr *oip;
 515         struct vxlanhdr *vxh;
 516         struct vxlan_dev *vxlan;
 517         struct vxlan_stats *stats;
 518         __u32 vni;
 519         int err;
 520
 521         /* pop off outer UDP header */
 522         __skb_pull(skb, sizeof(struct udphdr));
 523
 524         /* Need Vxlan and inner Ethernet header to be present */
 525         if (!pskb_may_pull(skb, sizeof(struct vxlanhdr)))
 526                 goto error;
 527
 528         /* Drop packets with reserved bits set */
 529         vxh = (struct vxlanhdr *) skb->data;
 530         if (vxh->vx_flags != htonl(VXLAN_FLAGS) ||
 531             (vxh->vx_vni & htonl(0xff))) {
 532                 netdev_dbg(skb->dev, "invalid vxlan flags=%#x vni=%#x\n",
 533                            ntohl(vxh->vx_flags), ntohl(vxh->vx_vni));
 534                 goto error;
 535         }
 536
 537         __skb_pull(skb, sizeof(struct vxlanhdr));
 538         skb_postpull_rcsum(skb, eth_hdr(skb), sizeof(struct vxlanhdr));
 539
 540         /* Is this VNI defined? */
 541         vni = ntohl(vxh->vx_vni) >> 8;
 542         vxlan = vxlan_find_vni(sock_net(sk), vni);
 543         if (!vxlan) {
 544                 netdev_dbg(skb->dev, "unknown vni %d\n", vni);
 545                 goto drop;
 546         }
 547
 548         if (!pskb_may_pull(skb, ETH_HLEN)) {
 549                 vxlan->dev->stats.rx_length_errors++;
 550                 vxlan->dev->stats.rx_errors++;
 551                 goto drop;
 552         }
 553
 554         /* Re-examine inner Ethernet packet */
 555         oip = ip_hdr(skb);
 556         skb->protocol = eth_type_trans(skb, vxlan->dev);
 557         skb_postpull_rcsum(skb, eth_hdr(skb), ETH_HLEN);
 558
 559         /* Ignore packet loops (and multicast echo) */
 560         if (compare_ether_addr(eth_hdr(skb)->h_source,
 561                                vxlan->dev->dev_addr) == 0)
 562                 goto drop;
 563
 564         if (vxlan->learn)
 565                 vxlan_snoop(skb->dev, oip->saddr, eth_hdr(skb)->h_source);
 566
 567         __skb_tunnel_rx(skb, vxlan->dev);
 568         skb_reset_network_header(skb);
 569
 570         err = IP_ECN_decapsulate(oip, skb);
 571         if (unlikely(err)) {
 572                 if (log_ecn_error)
 573                         net_info_ratelimited("non-ECT from %pI4 with TOS=%#x\n",
 574                                              &oip->saddr, oip->tos);
 575                 if (err > 1) {
 576                         ++vxlan->dev->stats.rx_frame_errors;
 577                         ++vxlan->dev->stats.rx_errors;
 578                         goto drop;
 579                 }
 580         }
 581
 582         stats = this_cpu_ptr(vxlan->stats);
 583         u64_stats_update_begin(&stats->syncp);
 584         stats->rx_packets++;
 585         stats->rx_bytes += skb->len;
 586         u64_stats_update_end(&stats->syncp);
 587
 588         netif_rx(skb);
 589
 590         return 0;
 591 error:
 592         /* Put UDP header back */
 593         __skb_push(skb, sizeof(struct udphdr));
 594
 595         return 1;
 596 drop:
 597         /* Consume bad packet */
 598         kfree_skb(skb);
 599         return 0;
 600 }
 601
 602 /* Extract dsfield from inner protocol */
 603 static inline u8 vxlan_get_dsfield(const struct iphdr *iph,
 604                                    const struct sk_buff *skb)
 605 {
 606         if (skb->protocol == htons(ETH_P_IP))
 607                 return iph->tos;
 608         else if (skb->protocol == htons(ETH_P_IPV6))
 609                 return ipv6_get_dsfield((const struct ipv6hdr *)iph);
 610         else
 611                 return 0;
 612 }
 613
 614 /* Propogate ECN bits out */
 615 static inline u8 vxlan_ecn_encap(u8 tos,
 616                                  const struct iphdr *iph,
 617                                  const struct sk_buff *skb)
 618 {
 619         u8 inner = vxlan_get_dsfield(iph, skb);
 620
 621         return INET_ECN_encapsulate(tos, inner);
 622 }
 623
 624 static __be32 vxlan_find_dst(struct vxlan_dev *vxlan, struct sk_buff *skb)
 625 {
 626         const struct ethhdr *eth = (struct ethhdr *) skb->data;
 627         const struct vxlan_fdb *f;
 628
 629         if (is_multicast_ether_addr(eth->h_dest))
 630                 return vxlan->gaddr;
 631
 632         f = vxlan_find_mac(vxlan, eth->h_dest);
 633         if (f)
 634                 return f->remote_ip;
 635         else
 636                 return vxlan->gaddr;
 637
 638 }
 639
 640 /* Transmit local packets over Vxlan
 641  *
 642  * Outer IP header inherits ECN and DF from inner header.
 643  * Outer UDP destination is the VXLAN assigned port.
 644  *           source port is based on hash of flow if available
 645  *                       otherwise use a random value
 646  */
 647 static netdev_tx_t vxlan_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
 648 {
 649         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 650         struct rtable *rt;
 651         const struct iphdr *old_iph;
 652         struct iphdr *iph;
 653         struct vxlanhdr *vxh;
 654         struct udphdr *uh;
 655         struct flowi4 fl4;
 656         unsigned int pkt_len = skb->len;
 657         u32 hash;
 658         __be32 dst;
 659         __be16 df = 0;
 660         __u8 tos, ttl;
 661         int err;
 662
 663         dst = vxlan_find_dst(vxlan, skb);
 664         if (!dst)
 665                 goto drop;
 666
 667         /* Need space for new headers (invalidates iph ptr) */
 668         if (skb_cow_head(skb, VXLAN_HEADROOM))
 669                 goto drop;
 670
 671         old_iph = ip_hdr(skb);
 672
 673         ttl = vxlan->ttl;
 674         if (!ttl && IN_MULTICAST(ntohl(dst)))
 675                 ttl = 1;
 676
 677         tos = vxlan->tos;
 678         if (tos == 1)
 679                 tos = vxlan_get_dsfield(old_iph, skb);
 680
 681         hash = skb_get_rxhash(skb);
 682
 683         rt = ip_route_output_gre(dev_net(dev), &fl4, dst,
 684                                  vxlan->saddr, vxlan->vni,
 685                                  RT_TOS(tos), vxlan->link);
 686         if (IS_ERR(rt)) {
 687                 netdev_dbg(dev, "no route to %pI4\n", &dst);
 688                 dev->stats.tx_carrier_errors++;
 689                 goto tx_error;
 690         }
 691
 692         if (rt->dst.dev == dev) {
 693                 netdev_dbg(dev, "circular route to %pI4\n", &dst);
 694                 ip_rt_put(rt);
 695                 dev->stats.collisions++;
 696                 goto tx_error;
 697         }
 698
 699         memset(&(IPCB(skb)->opt), 0, sizeof(IPCB(skb)->opt));
 700         IPCB(skb)->flags &= ~(IPSKB_XFRM_TUNNEL_SIZE | IPSKB_XFRM_TRANSFORMED |
 701                               IPSKB_REROUTED);
 702         skb_dst_drop(skb);
 703         skb_dst_set(skb, &rt->dst);
 704
 705         vxh = (struct vxlanhdr *) __skb_push(skb, sizeof(*vxh));
 706         vxh->vx_flags = htonl(VXLAN_FLAGS);
 707         vxh->vx_vni = htonl(vxlan->vni << 8);
 708
 709         __skb_push(skb, sizeof(*uh));
 710         skb_reset_transport_header(skb);
 711         uh = udp_hdr(skb);
 712
 713         uh->dest = htons(vxlan_port);
 714         uh->source = hash ? :random32();
 715
 716         uh->len = htons(skb->len);
 717         uh->check = 0;
 718
 719         __skb_push(skb, sizeof(*iph));
 720         skb_reset_network_header(skb);
 721         iph             = ip_hdr(skb);
 722         iph->version    = 4;
 723         iph->ihl        = sizeof(struct iphdr) >> 2;
 724         iph->frag_off   = df;
 725         iph->protocol   = IPPROTO_UDP;
 726         iph->tos        = vxlan_ecn_encap(tos, old_iph, skb);
 727         iph->daddr      = fl4.daddr;
 728         iph->saddr      = fl4.saddr;
 729         iph->ttl        = ttl ? : ip4_dst_hoplimit(&rt->dst);
 730
 731         /* See __IPTUNNEL_XMIT */
 732         skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
 733         ip_select_ident(iph, &rt->dst, NULL);
 734
 735         err = ip_local_out(skb);
 736         if (likely(net_xmit_eval(err) == 0)) {
 737                 struct vxlan_stats *stats = this_cpu_ptr(vxlan->stats);
 738
 739                 u64_stats_update_begin(&stats->syncp);
 740                 stats->tx_packets++;
 741                 stats->tx_bytes += pkt_len;
 742                 u64_stats_update_end(&stats->syncp);
 743         } else {
 744                 dev->stats.tx_errors++;
 745                 dev->stats.tx_aborted_errors++;
 746         }
 747         return NETDEV_TX_OK;
 748
 749 drop:
 750         dev->stats.tx_dropped++;
 751         goto tx_free;
 752
 753 tx_error:
 754         dev->stats.tx_errors++;
 755 tx_free:
 756         dev_kfree_skb(skb);
 757         return NETDEV_TX_OK;
 758 }
 759
 760 /* Walk the forwarding table and purge stale entries */
 761 static void vxlan_cleanup(unsigned long arg)
 762 {
 763         struct vxlan_dev *vxlan = (struct vxlan_dev *) arg;
 764         unsigned long next_timer = jiffies + FDB_AGE_INTERVAL;
 765         unsigned int h;
 766
 767         if (!netif_running(vxlan->dev))
 768                 return;
 769
 770         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 771         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h) {
 772                 struct hlist_node *p, *n;
 773                 hlist_for_each_safe(p, n, &vxlan->fdb_head[h]) {
 774                         struct vxlan_fdb *f
 775                                 = container_of(p, struct vxlan_fdb, hlist);
 776                         unsigned long timeout;
 777
 778                         if (f->state == NUD_PERMANENT)
 779                                 continue;
 780
 781                         timeout = f->used + vxlan->age_interval * HZ;
 782                         if (time_before_eq(timeout, jiffies)) {
 783                                 netdev_dbg(vxlan->dev,
 784                                            "garbage collect %pM\n",
 785                                            f->eth_addr);
 786                                 f->state = NUD_STALE;
 787                                 vxlan_fdb_destroy(vxlan, f);
 788                         } else if (time_before(timeout, next_timer))
 789                                 next_timer = timeout;
 790                 }
 791         }
 792         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 793
 794         mod_timer(&vxlan->age_timer, next_timer);
 795 }
 796
 797 /* Setup stats when device is created */
 798 static int vxlan_init(struct net_device *dev)
 799 {
 800         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 801
 802         vxlan->stats = alloc_percpu(struct vxlan_stats);
 803         if (!vxlan->stats)
 804                 return -ENOMEM;
 805
 806         return 0;
 807 }
 808
 809 /* Start ageing timer and join group when device is brought up */
 810 static int vxlan_open(struct net_device *dev)
 811 {
 812         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 813         int err;
 814
 815         if (vxlan->gaddr) {
 816                 err = vxlan_join_group(dev);
 817                 if (err)
 818                         return err;
 819         }
 820
 821         if (vxlan->age_interval)
 822                 mod_timer(&vxlan->age_timer, jiffies + FDB_AGE_INTERVAL);
 823
 824         return 0;
 825 }
 826
 827 /* Purge the forwarding table */
 828 static void vxlan_flush(struct vxlan_dev *vxlan)
 829 {
 830         unsigned h;
 831
 832         spin_lock_bh(&vxlan->hash_lock);
 833         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h) {
 834                 struct hlist_node *p, *n;
 835                 hlist_for_each_safe(p, n, &vxlan->fdb_head[h]) {
 836                         struct vxlan_fdb *f
 837                                 = container_of(p, struct vxlan_fdb, hlist);
 838                         vxlan_fdb_destroy(vxlan, f);
 839                 }
 840         }
 841         spin_unlock_bh(&vxlan->hash_lock);
 842 }
 843
 844 /* Cleanup timer and forwarding table on shutdown */
 845 static int vxlan_stop(struct net_device *dev)
 846 {
 847         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 848
 849         if (vxlan->gaddr)
 850                 vxlan_leave_group(dev);
 851
 852         del_timer_sync(&vxlan->age_timer);
 853
 854         vxlan_flush(vxlan);
 855
 856         return 0;
 857 }
 858
 859 /* Merge per-cpu statistics */
 860 static struct rtnl_link_stats64 *vxlan_stats64(struct net_device *dev,
 861                                                struct rtnl_link_stats64 *stats)
 862 {
 863         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 864         struct vxlan_stats tmp, sum = { 0 };
 865         unsigned int cpu;
 866
 867         for_each_possible_cpu(cpu) {
 868                 unsigned int start;
 869                 const struct vxlan_stats *stats
 870                         = per_cpu_ptr(vxlan->stats, cpu);
 871
 872                 do {
 873                         start = u64_stats_fetch_begin_bh(&stats->syncp);
 874                         memcpy(&tmp, stats, sizeof(tmp));
 875                 } while (u64_stats_fetch_retry_bh(&stats->syncp, start));
 876
 877                 sum.tx_bytes   += tmp.tx_bytes;
 878                 sum.tx_packets += tmp.tx_packets;
 879                 sum.rx_bytes   += tmp.rx_bytes;
 880                 sum.rx_packets += tmp.rx_packets;
 881         }
 882
 883         stats->tx_bytes   = sum.tx_bytes;
 884         stats->tx_packets = sum.tx_packets;
 885         stats->rx_bytes   = sum.rx_bytes;
 886         stats->rx_packets = sum.rx_packets;
 887
 888         stats->multicast = dev->stats.multicast;
 889         stats->rx_length_errors = dev->stats.rx_length_errors;
 890         stats->rx_frame_errors = dev->stats.rx_frame_errors;
 891         stats->rx_errors = dev->stats.rx_errors;
 892
 893         stats->tx_dropped = dev->stats.tx_dropped;
 894         stats->tx_carrier_errors  = dev->stats.tx_carrier_errors;
 895         stats->tx_aborted_errors  = dev->stats.tx_aborted_errors;
 896         stats->collisions  = dev->stats.collisions;
 897         stats->tx_errors = dev->stats.tx_errors;
 898
 899         return stats;
 900 }
 901
 902 /* Stub, nothing needs to be done. */
 903 static void vxlan_set_multicast_list(struct net_device *dev)
 904 {
 905 }
 906
 907 static const struct net_device_ops vxlan_netdev_ops = {
 908         .ndo_init               = vxlan_init,
 909         .ndo_open               = vxlan_open,
 910         .ndo_stop               = vxlan_stop,
 911         .ndo_start_xmit         = vxlan_xmit,
 912         .ndo_get_stats64        = vxlan_stats64,
 913         .ndo_set_rx_mode        = vxlan_set_multicast_list,
 914         .ndo_change_mtu         = eth_change_mtu,
 915         .ndo_validate_addr      = eth_validate_addr,
 916         .ndo_set_mac_address    = eth_mac_addr,
 917         .ndo_fdb_add            = vxlan_fdb_add,
 918         .ndo_fdb_del            = vxlan_fdb_delete,
 919         .ndo_fdb_dump           = vxlan_fdb_dump,
 920 };
 921
 922 /* Info for udev, that this is a virtual tunnel endpoint */
 923 static struct device_type vxlan_type = {
 924         .name = "vxlan",
 925 };
 926
 927 static void vxlan_free(struct net_device *dev)
 928 {
 929         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 930
 931         free_percpu(vxlan->stats);
 932         free_netdev(dev);
 933 }
 934
 935 /* Initialize the device structure. */
 936 static void vxlan_setup(struct net_device *dev)
 937 {
 938         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
 939         unsigned h;
 940
 941         eth_hw_addr_random(dev);
 942         ether_setup(dev);
 943
 944         dev->netdev_ops = &vxlan_netdev_ops;
 945         dev->destructor = vxlan_free;
 946         SET_NETDEV_DEVTYPE(dev, &vxlan_type);
 947
 948         dev->tx_queue_len = 0;
 949         dev->features   |= NETIF_F_LLTX;
 950         dev->features   |= NETIF_F_NETNS_LOCAL;
 951         dev->priv_flags &= ~IFF_XMIT_DST_RELEASE;
 952
 953         spin_lock_init(&vxlan->hash_lock);
 954
 955         init_timer_deferrable(&vxlan->age_timer);
 956         vxlan->age_timer.function = vxlan_cleanup;
 957         vxlan->age_timer.data = (unsigned long) vxlan;
 958
 959         vxlan->dev = dev;
 960
 961         for (h = 0; h < FDB_HASH_SIZE; ++h)
 962                 INIT_HLIST_HEAD(&vxlan->fdb_head[h]);
 963 }
 964
 965 static const struct nla_policy vxlan_policy[IFLA_VXLAN_MAX + 1] = {
 966         [IFLA_VXLAN_ID]         = { .type = NLA_U32 },
 967         [IFLA_VXLAN_GROUP]      = { .len = FIELD_SIZEOF(struct iphdr, daddr) },
 968         [IFLA_VXLAN_LINK]       = { .type = NLA_U32 },
 969         [IFLA_VXLAN_LOCAL]      = { .len = FIELD_SIZEOF(struct iphdr, saddr) },
 970         [IFLA_VXLAN_TOS]        = { .type = NLA_U8 },
 971         [IFLA_VXLAN_TTL]        = { .type = NLA_U8 },
 972         [IFLA_VXLAN_LEARNING]   = { .type = NLA_U8 },
 973         [IFLA_VXLAN_AGEING]     = { .type = NLA_U32 },
 974         [IFLA_VXLAN_LIMIT]      = { .type = NLA_U32 },
 975 };
 976
 977 static int vxlan_validate(struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
 978 {
 979         if (tb[IFLA_ADDRESS]) {
 980                 if (nla_len(tb[IFLA_ADDRESS]) != ETH_ALEN) {
 981                         pr_debug("invalid link address (not ethernet)\n");
 982                         return -EINVAL;
 983                 }
 984
 985                 if (!is_valid_ether_addr(nla_data(tb[IFLA_ADDRESS]))) {
 986                         pr_debug("invalid all zero ethernet address\n");
 987                         return -EADDRNOTAVAIL;
 988                 }
 989         }
 990
 991         if (!data)
 992                 return -EINVAL;
 993
 994         if (data[IFLA_VXLAN_ID]) {
 995                 __u32 id = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_ID]);
 996                 if (id >= VXLAN_VID_MASK)
 997                         return -ERANGE;
 998         }
 999
1000         if (data[IFLA_VXLAN_GROUP]) {
1001                 __be32 gaddr = nla_get_be32(data[IFLA_VXLAN_GROUP]);
1002                 if (!IN_MULTICAST(ntohl(gaddr))) {
1003                         pr_debug("group address is not IPv4 multicast\n");
1004                         return -EADDRNOTAVAIL;
1005                 }
1006         }
1007         return 0;
1008 }
1009
1010 static int vxlan_newlink(struct net *net, struct net_device *dev,
1011                          struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
1012 {
1013         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
1014         __u32 vni;
1015         int err;
1016
1017         if (!data[IFLA_VXLAN_ID])
1018                 return -EINVAL;
1019
1020         vni = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_ID]);
1021         if (vxlan_find_vni(net, vni)) {
1022                 pr_info("duplicate VNI %u\n", vni);
1023                 return -EEXIST;
1024         }
1025         vxlan->vni = vni;
1026
1027         if (data[IFLA_VXLAN_GROUP])
1028                 vxlan->gaddr = nla_get_be32(data[IFLA_VXLAN_GROUP]);
1029
1030         if (data[IFLA_VXLAN_LOCAL])
1031                 vxlan->saddr = nla_get_be32(data[IFLA_VXLAN_LOCAL]);
1032
1033         if (data[IFLA_VXLAN_LINK]) {
1034                 vxlan->link = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_LINK]);
1035
1036                 if (!tb[IFLA_MTU]) {
1037                         struct net_device *lowerdev;
1038                         lowerdev = __dev_get_by_index(net, vxlan->link);
1039                         dev->mtu = lowerdev->mtu - VXLAN_HEADROOM;
1040                 }
1041         }
1042
1043         if (data[IFLA_VXLAN_TOS])
1044                 vxlan->tos  = nla_get_u8(data[IFLA_VXLAN_TOS]);
1045
1046         if (!data[IFLA_VXLAN_LEARNING] || nla_get_u8(data[IFLA_VXLAN_LEARNING]))
1047                 vxlan->learn = true;
1048
1049         if (data[IFLA_VXLAN_AGEING])
1050                 vxlan->age_interval = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_AGEING]);
1051         else
1052                 vxlan->age_interval = FDB_AGE_DEFAULT;
1053
1054         if (data[IFLA_VXLAN_LIMIT])
1055                 vxlan->addrmax = nla_get_u32(data[IFLA_VXLAN_LIMIT]);
1056
1057         err = register_netdevice(dev);
1058         if (!err)
1059                 hlist_add_head_rcu(&vxlan->hlist, vni_head(net, vxlan->vni));
1060
1061         return err;
1062 }
1063
1064 static void vxlan_dellink(struct net_device *dev, struct list_head *head)
1065 {
1066         struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
1067
1068         hlist_del_rcu(&vxlan->hlist);
1069
1070         unregister_netdevice_queue(dev, head);
1071 }
1072
1073 static size_t vxlan_get_size(const struct net_device *dev)
1074 {
1075
1076         return nla_total_size(sizeof(__u32)) +  /* IFLA_VXLAN_ID */
1077                 nla_total_size(sizeof(__be32)) +/* IFLA_VXLAN_GROUP */
1078                 nla_total_size(sizeof(__u32)) + /* IFLA_VXLAN_LINK */
1079                 nla_total_size(sizeof(__be32))+ /* IFLA_VXLAN_LOCAL */
1080                 nla_total_size(sizeof(__u8)) +  /* IFLA_VXLAN_TTL */
1081                 nla_total_size(sizeof(__u8)) +  /* IFLA_VXLAN_TOS */
1082                 nla_total_size(sizeof(__u8)) +  /* IFLA_VXLAN_LEARNING */
1083                 nla_total_size(sizeof(__u32)) + /* IFLA_VXLAN_AGEING */
1084                 nla_total_size(sizeof(__u32)) + /* IFLA_VXLAN_LIMIT */
1085                 0;
1086 }
1087
1088 static int vxlan_fill_info(struct sk_buff *skb, const struct net_device *dev)
1089 {
1090         const struct vxlan_dev *vxlan = netdev_priv(dev);
1091
1092         if (nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_ID, vxlan->vni))
1093                 goto nla_put_failure;
1094
1095         if (vxlan->gaddr && nla_put_be32(skb, IFLA_VXLAN_GROUP, vxlan->gaddr))
1096                 goto nla_put_failure;
1097
1098         if (vxlan->link && nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_LINK, vxlan->link))
1099                 goto nla_put_failure;
1100
1101         if (vxlan->saddr && nla_put_be32(skb, IFLA_VXLAN_LOCAL, vxlan->saddr))
1102                 goto nla_put_failure;
1103
1104         if (nla_put_u8(skb, IFLA_VXLAN_TTL, vxlan->ttl) ||
1105             nla_put_u8(skb, IFLA_VXLAN_TOS, vxlan->tos) ||
1106             nla_put_u8(skb, IFLA_VXLAN_LEARNING, vxlan->learn) ||
1107             nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_AGEING, vxlan->age_interval) ||
1108             nla_put_u32(skb, IFLA_VXLAN_LIMIT, vxlan->addrmax))
1109                 goto nla_put_failure;
1110
1111         return 0;
1112
1113 nla_put_failure:
1114         return -EMSGSIZE;
1115 }
1116
1117 static struct rtnl_link_ops vxlan_link_ops __read_mostly = {
1118         .kind           = "vxlan",
1119         .maxtype        = IFLA_VXLAN_MAX,
1120         .policy         = vxlan_policy,
1121         .priv_size      = sizeof(struct vxlan_dev),
1122         .setup          = vxlan_setup,
1123         .validate       = vxlan_validate,
1124         .newlink        = vxlan_newlink,
1125         .dellink        = vxlan_dellink,
1126         .get_size       = vxlan_get_size,
1127         .fill_info      = vxlan_fill_info,
1128 };
1129
1130 static __net_init int vxlan_init_net(struct net *net)
1131 {
1132         struct vxlan_net *vn = net_generic(net, vxlan_net_id);
1133         struct sock *sk;
1134         struct sockaddr_in vxlan_addr = {
1135                 .sin_family = AF_INET,
1136                 .sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY),
1137         };
1138         int rc;
1139         unsigned h;
1140
1141         /* Create UDP socket for encapsulation receive. */
1142         rc = sock_create_kern(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP, &vn->sock);
1143         if (rc < 0) {
1144                 pr_debug("UDP socket create failed\n");
1145                 return rc;
1146         }
1147         /* Put in proper namespace */
1148         sk = vn->sock->sk;
1149         sk_change_net(sk, net);
1150
1151         vxlan_addr.sin_port = htons(vxlan_port);
1152
1153         rc = kernel_bind(vn->sock, (struct sockaddr *) &vxlan_addr,
1154                          sizeof(vxlan_addr));
1155         if (rc < 0) {
1156                 pr_debug("bind for UDP socket %pI4:%u (%d)\n",
1157                          &vxlan_addr.sin_addr, ntohs(vxlan_addr.sin_port), rc);
1158                 sk_release_kernel(sk);
1159                 vn->sock = NULL;
1160                 return rc;
1161         }
1162
1163         /* Disable multicast loopback */
1164         inet_sk(sk)->mc_loop = 0;
1165
1166         /* Mark socket as an encapsulation socket. */
1167         udp_sk(sk)->encap_type = 1;
1168         udp_sk(sk)->encap_rcv = vxlan_udp_encap_recv;
1169         udp_encap_enable();
1170
1171         for (h = 0; h < VNI_HASH_SIZE; ++h)
1172                 INIT_HLIST_HEAD(&vn->vni_list[h]);
1173
1174         return 0;
1175 }
1176
1177 static __net_exit void vxlan_exit_net(struct net *net)
1178 {
1179         struct vxlan_net *vn = net_generic(net, vxlan_net_id);
1180
1181         if (vn->sock) {
1182                 sk_release_kernel(vn->sock->sk);
1183                 vn->sock = NULL;
1184         }
1185 }
1186
1187 static struct pernet_operations vxlan_net_ops = {
1188         .init = vxlan_init_net,
1189         .exit = vxlan_exit_net,
1190         .id   = &vxlan_net_id,
1191         .size = sizeof(struct vxlan_net),
1192 };
1193
1194 static int __init vxlan_init_module(void)
1195 {
1196         int rc;
1197
1198         get_random_bytes(&vxlan_salt, sizeof(vxlan_salt));
1199
1200         rc = register_pernet_device(&vxlan_net_ops);
1201         if (rc)
1202                 goto out1;
1203
1204         rc = rtnl_link_register(&vxlan_link_ops);
1205         if (rc)
1206                 goto out2;
1207
1208         return 0;
1209
1210 out2:
1211         unregister_pernet_device(&vxlan_net_ops);
1212 out1:
1213         return rc;
1214 }
1215 module_init(vxlan_init_module);
1216
1217 static void __exit vxlan_cleanup_module(void)
1218 {
1219         rtnl_link_unregister(&vxlan_link_ops);
1220         unregister_pernet_device(&vxlan_net_ops);
1221 }
1222 module_exit(vxlan_cleanup_module);
1223
1224 MODULE_LICENSE("GPL");
1225 MODULE_VERSION(VXLAN_VERSION);
1226 MODULE_AUTHOR("Stephen Hemminger <shemminger@vyatta.com>");
1227 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("vxlan");