net/ipv4/geneve.c

   1 /*
   2  * Geneve: Generic Network Virtualization Encapsulation
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014 Nicira, Inc.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either version
   9  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  */
  11
  12 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  13
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/errno.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/skbuff.h>
  20 #include <linux/list.h>
  21 #include <linux/netdevice.h>
  22 #include <linux/in.h>
  23 #include <linux/ip.h>
  24 #include <linux/udp.h>
  25 #include <linux/igmp.h>
  26 #include <linux/etherdevice.h>
  27 #include <linux/if_ether.h>
  28 #include <linux/if_vlan.h>
  29 #include <linux/ethtool.h>
  30 #include <linux/mutex.h>
  31 #include <net/arp.h>
  32 #include <net/ndisc.h>
  33 #include <net/ip.h>
  34 #include <net/ip_tunnels.h>
  35 #include <net/icmp.h>
  36 #include <net/udp.h>
  37 #include <net/rtnetlink.h>
  38 #include <net/route.h>
  39 #include <net/dsfield.h>
  40 #include <net/inet_ecn.h>
  41 #include <net/net_namespace.h>
  42 #include <net/netns/generic.h>
  43 #include <net/geneve.h>
  44 #include <net/protocol.h>
  45 #include <net/udp_tunnel.h>
  46 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
  47 #include <net/ipv6.h>
  48 #include <net/addrconf.h>
  49 #include <net/ip6_tunnel.h>
  50 #include <net/ip6_checksum.h>
  51 #endif
  52
  53 /* Protects sock_list and refcounts. */
  54 static DEFINE_MUTEX(geneve_mutex);
  55
  56 /* per-network namespace private data for this module */
  57 struct geneve_net {
  58         struct list_head        sock_list;
  59 };
  60
  61 static int geneve_net_id;
  62
  63 static inline struct genevehdr *geneve_hdr(const struct sk_buff *skb)
  64 {
  65         return (struct genevehdr *)(udp_hdr(skb) + 1);
  66 }
  67
  68 /* Find geneve socket based on network namespace and UDP port */
  69 static struct geneve_sock *geneve_find_sock(struct net *net, __be16 port)
  70 {
  71         struct geneve_net *gn = net_generic(net, geneve_net_id);
  72         struct geneve_sock *gs;
  73
  74         list_for_each_entry(gs, &gn->sock_list, list) {
  75                 if (inet_sk(gs->sock->sk)->inet_sport == port)
  76                         return gs;
  77         }
  78
  79         return NULL;
  80 }
  81
  82 static void geneve_build_header(struct genevehdr *geneveh,
  83                                 __be16 tun_flags, u8 vni[3],
  84                                 u8 options_len, u8 *options)
  85 {
  86         geneveh->ver = GENEVE_VER;
  87         geneveh->opt_len = options_len / 4;
  88         geneveh->oam = !!(tun_flags & TUNNEL_OAM);
  89         geneveh->critical = !!(tun_flags & TUNNEL_CRIT_OPT);
  90         geneveh->rsvd1 = 0;
  91         memcpy(geneveh->vni, vni, 3);
  92         geneveh->proto_type = htons(ETH_P_TEB);
  93         geneveh->rsvd2 = 0;
  94
  95         memcpy(geneveh->options, options, options_len);
  96 }
  97
  98 /* Transmit a fully formatted Geneve frame.
  99  *
 100  * When calling this function. The skb->data should point
 101  * to the geneve header which is fully formed.
 102  *
 103  * This function will add other UDP tunnel headers.
 104  */
 105 int geneve_xmit_skb(struct geneve_sock *gs, struct rtable *rt,
 106                     struct sk_buff *skb, __be32 src, __be32 dst, __u8 tos,
 107                     __u8 ttl, __be16 df, __be16 src_port, __be16 dst_port,
 108                     __be16 tun_flags, u8 vni[3], u8 opt_len, u8 *opt,
 109                     bool xnet)
 110 {
 111         struct genevehdr *gnvh;
 112         int min_headroom;
 113         int err;
 114
 115         skb = udp_tunnel_handle_offloads(skb, !gs->sock->sk->sk_no_check_tx);
 116         if (IS_ERR(skb))
 117                 return PTR_ERR(skb);
 118
 119         min_headroom = LL_RESERVED_SPACE(rt->dst.dev) + rt->dst.header_len
 120                         + GENEVE_BASE_HLEN + opt_len + sizeof(struct iphdr)
 121                         + (vlan_tx_tag_present(skb) ? VLAN_HLEN : 0);
 122
 123         err = skb_cow_head(skb, min_headroom);
 124         if (unlikely(err)) {
 125                 kfree_skb(skb);
 126                 return err;
 127         }
 128
 129         skb = vlan_hwaccel_push_inside(skb);
 130         if (unlikely(!skb))
 131                 return -ENOMEM;
 132
 133         gnvh = (struct genevehdr *)__skb_push(skb, sizeof(*gnvh) + opt_len);
 134         geneve_build_header(gnvh, tun_flags, vni, opt_len, opt);
 135
 136         skb_set_inner_protocol(skb, htons(ETH_P_TEB));
 137
 138         return udp_tunnel_xmit_skb(gs->sock, rt, skb, src, dst,
 139                                    tos, ttl, df, src_port, dst_port, xnet);
 140 }
 141 EXPORT_SYMBOL_GPL(geneve_xmit_skb);
 142
 143 static int geneve_hlen(struct genevehdr *gh)
 144 {
 145         return sizeof(*gh) + gh->opt_len * 4;
 146 }
 147
 148 static struct sk_buff **geneve_gro_receive(struct sk_buff **head,
 149                                            struct sk_buff *skb)
 150 {
 151         struct sk_buff *p, **pp = NULL;
 152         struct genevehdr *gh, *gh2;
 153         unsigned int hlen, gh_len, off_gnv;
 154         const struct packet_offload *ptype;
 155         __be16 type;
 156         int flush = 1;
 157
 158         off_gnv = skb_gro_offset(skb);
 159         hlen = off_gnv + sizeof(*gh);
 160         gh = skb_gro_header_fast(skb, off_gnv);
 161         if (skb_gro_header_hard(skb, hlen)) {
 162                 gh = skb_gro_header_slow(skb, hlen, off_gnv);
 163                 if (unlikely(!gh))
 164                         goto out;
 165         }
 166
 167         if (gh->ver != GENEVE_VER || gh->oam)
 168                 goto out;
 169         gh_len = geneve_hlen(gh);
 170
 171         hlen = off_gnv + gh_len;
 172         if (skb_gro_header_hard(skb, hlen)) {
 173                 gh = skb_gro_header_slow(skb, hlen, off_gnv);
 174                 if (unlikely(!gh))
 175                         goto out;
 176         }
 177
 178         flush = 0;
 179
 180         for (p = *head; p; p = p->next) {
 181                 if (!NAPI_GRO_CB(p)->same_flow)
 182                         continue;
 183
 184                 gh2 = (struct genevehdr *)(p->data + off_gnv);
 185                 if (gh->opt_len != gh2->opt_len ||
 186                     memcmp(gh, gh2, gh_len)) {
 187                         NAPI_GRO_CB(p)->same_flow = 0;
 188                         continue;
 189                 }
 190         }
 191
 192         type = gh->proto_type;
 193
 194         rcu_read_lock();
 195         ptype = gro_find_receive_by_type(type);
 196         if (ptype == NULL) {
 197                 flush = 1;
 198                 goto out_unlock;
 199         }
 200
 201         skb_gro_pull(skb, gh_len);
 202         skb_gro_postpull_rcsum(skb, gh, gh_len);
 203         pp = ptype->callbacks.gro_receive(head, skb);
 204
 205 out_unlock:
 206         rcu_read_unlock();
 207 out:
 208         NAPI_GRO_CB(skb)->flush |= flush;
 209
 210         return pp;
 211 }
 212
 213 static int geneve_gro_complete(struct sk_buff *skb, int nhoff)
 214 {
 215         struct genevehdr *gh;
 216         struct packet_offload *ptype;
 217         __be16 type;
 218         int gh_len;
 219         int err = -ENOSYS;
 220
 221         udp_tunnel_gro_complete(skb, nhoff);
 222
 223         gh = (struct genevehdr *)(skb->data + nhoff);
 224         gh_len = geneve_hlen(gh);
 225         type = gh->proto_type;
 226
 227         rcu_read_lock();
 228         ptype = gro_find_complete_by_type(type);
 229         if (ptype != NULL)
 230                 err = ptype->callbacks.gro_complete(skb, nhoff + gh_len);
 231
 232         rcu_read_unlock();
 233         return err;
 234 }
 235
 236 static void geneve_notify_add_rx_port(struct geneve_sock *gs)
 237 {
 238         struct sock *sk = gs->sock->sk;
 239         sa_family_t sa_family = sk->sk_family;
 240         int err;
 241
 242         if (sa_family == AF_INET) {
 243                 err = udp_add_offload(&gs->udp_offloads);
 244                 if (err)
 245                         pr_warn("geneve: udp_add_offload failed with status %d\n",
 246                                 err);
 247         }
 248 }
 249
 250 static void geneve_notify_del_rx_port(struct geneve_sock *gs)
 251 {
 252         struct sock *sk = gs->sock->sk;
 253         sa_family_t sa_family = sk->sk_family;
 254
 255         if (sa_family == AF_INET)
 256                 udp_del_offload(&gs->udp_offloads);
 257 }
 258
 259 /* Callback from net/ipv4/udp.c to receive packets */
 260 static int geneve_udp_encap_recv(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
 261 {
 262         struct genevehdr *geneveh;
 263         struct geneve_sock *gs;
 264         int opts_len;
 265
 266         /* Need Geneve and inner Ethernet header to be present */
 267         if (unlikely(!pskb_may_pull(skb, GENEVE_BASE_HLEN)))
 268                 goto error;
 269
 270         /* Return packets with reserved bits set */
 271         geneveh = geneve_hdr(skb);
 272
 273         if (unlikely(geneveh->ver != GENEVE_VER))
 274                 goto error;
 275
 276         if (unlikely(geneveh->proto_type != htons(ETH_P_TEB)))
 277                 goto error;
 278
 279         opts_len = geneveh->opt_len * 4;
 280         if (iptunnel_pull_header(skb, GENEVE_BASE_HLEN + opts_len,
 281                                  htons(ETH_P_TEB)))
 282                 goto drop;
 283
 284         gs = rcu_dereference_sk_user_data(sk);
 285         if (!gs)
 286                 goto drop;
 287
 288         gs->rcv(gs, skb);
 289         return 0;
 290
 291 drop:
 292         /* Consume bad packet */
 293         kfree_skb(skb);
 294         return 0;
 295
 296 error:
 297         /* Let the UDP layer deal with the skb */
 298         return 1;
 299 }
 300
 301 static struct socket *geneve_create_sock(struct net *net, bool ipv6,
 302                                          __be16 port)
 303 {
 304         struct socket *sock;
 305         struct udp_port_cfg udp_conf;
 306         int err;
 307
 308         memset(&udp_conf, 0, sizeof(udp_conf));
 309
 310         if (ipv6) {
 311                 udp_conf.family = AF_INET6;
 312         } else {
 313                 udp_conf.family = AF_INET;
 314                 udp_conf.local_ip.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 315         }
 316
 317         udp_conf.local_udp_port = port;
 318
 319         /* Open UDP socket */
 320         err = udp_sock_create(net, &udp_conf, &sock);
 321         if (err < 0)
 322                 return ERR_PTR(err);
 323
 324         return sock;
 325 }
 326
 327 /* Create new listen socket if needed */
 328 static struct geneve_sock *geneve_socket_create(struct net *net, __be16 port,
 329                                                 geneve_rcv_t *rcv, void *data,
 330                                                 bool ipv6)
 331 {
 332         struct geneve_net *gn = net_generic(net, geneve_net_id);
 333         struct geneve_sock *gs;
 334         struct socket *sock;
 335         struct udp_tunnel_sock_cfg tunnel_cfg;
 336
 337         gs = kzalloc(sizeof(*gs), GFP_KERNEL);
 338         if (!gs)
 339                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 340
 341         sock = geneve_create_sock(net, ipv6, port);
 342         if (IS_ERR(sock)) {
 343                 kfree(gs);
 344                 return ERR_CAST(sock);
 345         }
 346
 347         gs->sock = sock;
 348         gs->refcnt = 1;
 349         gs->rcv = rcv;
 350         gs->rcv_data = data;
 351
 352         /* Initialize the geneve udp offloads structure */
 353         gs->udp_offloads.port = port;
 354         gs->udp_offloads.callbacks.gro_receive  = geneve_gro_receive;
 355         gs->udp_offloads.callbacks.gro_complete = geneve_gro_complete;
 356         geneve_notify_add_rx_port(gs);
 357
 358         /* Mark socket as an encapsulation socket */
 359         tunnel_cfg.sk_user_data = gs;
 360         tunnel_cfg.encap_type = 1;
 361         tunnel_cfg.encap_rcv = geneve_udp_encap_recv;
 362         tunnel_cfg.encap_destroy = NULL;
 363         setup_udp_tunnel_sock(net, sock, &tunnel_cfg);
 364
 365         list_add(&gs->list, &gn->sock_list);
 366
 367         return gs;
 368 }
 369
 370 struct geneve_sock *geneve_sock_add(struct net *net, __be16 port,
 371                                     geneve_rcv_t *rcv, void *data,
 372                                     bool no_share, bool ipv6)
 373 {
 374         struct geneve_sock *gs;
 375
 376         mutex_lock(&geneve_mutex);
 377
 378         gs = geneve_find_sock(net, port);
 379         if (gs) {
 380                 if (!no_share && gs->rcv == rcv)
 381                         gs->refcnt++;
 382                 else
 383                         gs = ERR_PTR(-EBUSY);
 384         } else {
 385                 gs = geneve_socket_create(net, port, rcv, data, ipv6);
 386         }
 387
 388         mutex_unlock(&geneve_mutex);
 389
 390         return gs;
 391 }
 392 EXPORT_SYMBOL_GPL(geneve_sock_add);
 393
 394 void geneve_sock_release(struct geneve_sock *gs)
 395 {
 396         mutex_lock(&geneve_mutex);
 397
 398         if (--gs->refcnt)
 399                 goto unlock;
 400
 401         list_del(&gs->list);
 402         geneve_notify_del_rx_port(gs);
 403         udp_tunnel_sock_release(gs->sock);
 404         kfree_rcu(gs, rcu);
 405
 406 unlock:
 407         mutex_unlock(&geneve_mutex);
 408 }
 409 EXPORT_SYMBOL_GPL(geneve_sock_release);
 410
 411 static __net_init int geneve_init_net(struct net *net)
 412 {
 413         struct geneve_net *gn = net_generic(net, geneve_net_id);
 414
 415         INIT_LIST_HEAD(&gn->sock_list);
 416
 417         return 0;
 418 }
 419
 420 static struct pernet_operations geneve_net_ops = {
 421         .init = geneve_init_net,
 422         .id   = &geneve_net_id,
 423         .size = sizeof(struct geneve_net),
 424 };
 425
 426 static int __init geneve_init_module(void)
 427 {
 428         int rc;
 429
 430         rc = register_pernet_subsys(&geneve_net_ops);
 431         if (rc)
 432                 return rc;
 433
 434         pr_info("Geneve driver\n");
 435
 436         return 0;
 437 }
 438 module_init(geneve_init_module);
 439
 440 static void __exit geneve_cleanup_module(void)
 441 {
 442         unregister_pernet_subsys(&geneve_net_ops);
 443 }
 444 module_exit(geneve_cleanup_module);
 445
 446 MODULE_LICENSE("GPL");
 447 MODULE_AUTHOR("Jesse Gross <jesse@nicira.com>");
 448 MODULE_DESCRIPTION("Driver for GENEVE encapsulated traffic");
 449 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("geneve");