drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/init.h>
  15 #include <linux/wait.h>
  16 #include <linux/cdev.h>
  17 #include <linux/idr.h>
  18 #include <linux/fs.h>
  19
  20 #include <net/net_namespace.h>
  21 #include <net/rtnetlink.h>
  22 #include <net/sock.h>
  23 #include <linux/virtio_net.h>
  24
  25 /*
  26  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  27  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  28  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  29  * implemented in hardware on the underlying device.
  30  *
  31  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  32  * mechanism.
  33  *
  34  * TODO: multiqueue support is currently not implemented, even though
  35  * macvtap is basically prepared for that. We will need to add this
  36  * here as well as in virtio-net and qemu to get line rate on 10gbit
  37  * adapters from a guest.
  38  */
  39 struct macvtap_queue {
  40         struct sock sk;
  41         struct socket sock;
  42         struct socket_wq wq;
  43         int vnet_hdr_sz;
  44         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  45         struct file *file;
  46         unsigned int flags;
  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 /*
  70  * RCU usage:
  71  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  72  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  73  * or macvtap_lock is held.
  74  *
  75  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  76  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
  77  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
  78  * macvtap_get_queue() fails.
  79  *
  80  * There may still be references to the struct sock inside of the
  81  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
  82  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
  83  * when both our references and any pending SKBs are gone.
  84  */
  85 static DEFINE_SPINLOCK(macvtap_lock);
  86
  87 /*
  88  * get_slot: return a [unused/occupied] slot in vlan->taps[]:
  89  *      - if 'q' is NULL, return the first empty slot;
  90  *      - otherwise, return the slot this pointer occupies.
  91  */
  92 static int get_slot(struct macvlan_dev *vlan, struct macvtap_queue *q)
  93 {
  94         int i;
  95
  96         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES; i++) {
  97                 if (rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
  98                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock)) == q)
  99                         return i;
 100         }
 101
 102         /* Should never happen */
 103         BUG_ON(1);
 104 }
 105
 106 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 107                                 struct macvtap_queue *q)
 108 {
 109         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 110         int index;
 111         int err = -EBUSY;
 112
 113         spin_lock(&macvtap_lock);
 114         if (vlan->numvtaps == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 115                 goto out;
 116
 117         err = 0;
 118         index = get_slot(vlan, NULL);
 119         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 120         rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], q);
 121         sock_hold(&q->sk);
 122
 123         q->file = file;
 124         file->private_data = q;
 125
 126         vlan->numvtaps++;
 127
 128 out:
 129         spin_unlock(&macvtap_lock);
 130         return err;
 131 }
 132
 133 /*
 134  * The file owning the queue got closed, give up both
 135  * the reference that the files holds as well as the
 136  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 137  *
 138  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 139  * to the queue again after destroying it.
 140  */
 141 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 142 {
 143         struct macvlan_dev *vlan;
 144
 145         spin_lock(&macvtap_lock);
 146         vlan = rcu_dereference_protected(q->vlan,
 147                                          lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 148         if (vlan) {
 149                 int index = get_slot(vlan, q);
 150
 151                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[index], NULL);
 152                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 153                 sock_put(&q->sk);
 154                 --vlan->numvtaps;
 155         }
 156
 157         spin_unlock(&macvtap_lock);
 158
 159         synchronize_rcu();
 160         sock_put(&q->sk);
 161 }
 162
 163 /*
 164  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 165  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 166  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 167  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 168  * of this function.
 169  */
 170 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 171                                                struct sk_buff *skb)
 172 {
 173         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 174         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 175         int numvtaps = vlan->numvtaps;
 176         __u32 rxq;
 177
 178         if (!numvtaps)
 179                 goto out;
 180
 181         /* Check if we can use flow to select a queue */
 182         rxq = skb_get_rxhash(skb);
 183         if (rxq) {
 184                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 185                 if (tap)
 186                         goto out;
 187         }
 188
 189         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 190                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 191
 192                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 193                         rxq -= numvtaps;
 194
 195                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 196                 if (tap)
 197                         goto out;
 198         }
 199
 200         /* Everything failed - find first available queue */
 201         for (rxq = 0; rxq < MAX_MACVTAP_QUEUES; rxq++) {
 202                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 203                 if (tap)
 204                         break;
 205         }
 206
 207 out:
 208         return tap;
 209 }
 210
 211 /*
 212  * The net_device is going away, give up the reference
 213  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 214  * from the queues to NULL.
 215  */
 216 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 217 {
 218         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 219         struct macvtap_queue *q, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 220         int i, j = 0;
 221
 222         /* macvtap_put_queue can free some slots, so go through all slots */
 223         spin_lock(&macvtap_lock);
 224         for (i = 0; i < MAX_MACVTAP_QUEUES && vlan->numvtaps; i++) {
 225                 q = rcu_dereference_protected(vlan->taps[i],
 226                                               lockdep_is_held(&macvtap_lock));
 227                 if (q) {
 228                         qlist[j++] = q;
 229                         RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 230                         RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 231                         vlan->numvtaps--;
 232                 }
 233         }
 234         BUG_ON(vlan->numvtaps != 0);
 235         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 236         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 237         spin_unlock(&macvtap_lock);
 238
 239         synchronize_rcu();
 240
 241         for (--j; j >= 0; j--)
 242                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 243 }
 244
 245 /*
 246  * Forward happens for data that gets sent from one macvlan
 247  * endpoint to another one in bridge mode. We just take
 248  * the skb and put it into the receive queue.
 249  */
 250 static int macvtap_forward(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
 251 {
 252         struct macvtap_queue *q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 253         if (!q)
 254                 goto drop;
 255
 256         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 257                 goto drop;
 258
 259         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 260         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 261         return NET_RX_SUCCESS;
 262
 263 drop:
 264         kfree_skb(skb);
 265         return NET_RX_DROP;
 266 }
 267
 268 /*
 269  * Receive is for data from the external interface (lowerdev),
 270  * in case of macvtap, we can treat that the same way as
 271  * forward, which macvlan cannot.
 272  */
 273 static int macvtap_receive(struct sk_buff *skb)
 274 {
 275         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 276         return macvtap_forward(skb->dev, skb);
 277 }
 278
 279 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 280 {
 281         int retval = -ENOMEM;
 282
 283         mutex_lock(&minor_lock);
 284         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 285         if (retval >= 0) {
 286                 vlan->minor = retval;
 287         } else if (retval == -ENOSPC) {
 288                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 289                 retval = -EINVAL;
 290         }
 291         mutex_unlock(&minor_lock);
 292         return retval < 0 ? retval : 0;
 293 }
 294
 295 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 296 {
 297         mutex_lock(&minor_lock);
 298         if (vlan->minor) {
 299                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 300                 vlan->minor = 0;
 301         }
 302         mutex_unlock(&minor_lock);
 303 }
 304
 305 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 306 {
 307         struct net_device *dev = NULL;
 308         struct macvlan_dev *vlan;
 309
 310         mutex_lock(&minor_lock);
 311         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 312         if (vlan) {
 313                 dev = vlan->dev;
 314                 dev_hold(dev);
 315         }
 316         mutex_unlock(&minor_lock);
 317         return dev;
 318 }
 319
 320 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 321                            struct net_device *dev,
 322                            struct nlattr *tb[],
 323                            struct nlattr *data[])
 324 {
 325         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 326          * because we can't undo what it does.
 327          */
 328         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data,
 329                                       macvtap_receive, macvtap_forward);
 330 }
 331
 332 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 333                             struct list_head *head)
 334 {
 335         macvtap_del_queues(dev);
 336         macvlan_dellink(dev, head);
 337 }
 338
 339 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 340 {
 341         macvlan_common_setup(dev);
 342         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 343 }
 344
 345 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 346         .kind           = "macvtap",
 347         .setup          = macvtap_setup,
 348         .newlink        = macvtap_newlink,
 349         .dellink        = macvtap_dellink,
 350 };
 351
 352
 353 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 354 {
 355         wait_queue_head_t *wqueue;
 356
 357         if (!sock_writeable(sk) ||
 358             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 359                 return;
 360
 361         wqueue = sk_sleep(sk);
 362         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 363                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 364 }
 365
 366 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 367 {
 368         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 369 }
 370
 371 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 372 {
 373         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 374         struct net_device *dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 375         struct macvtap_queue *q;
 376         int err;
 377
 378         err = -ENODEV;
 379         if (!dev)
 380                 goto out;
 381
 382         err = -ENOMEM;
 383         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 384                                              &macvtap_proto);
 385         if (!q)
 386                 goto out;
 387
 388         q->sock.wq = &q->wq;
 389         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 390         q->sock.type = SOCK_RAW;
 391         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 392         q->sock.file = file;
 393         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 394         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 395         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 396         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 397         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 398         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 399
 400         /*
 401          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 402          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 403          *
 404          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 405          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 406          */
 407         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 408                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 409
 410         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 411         if (err)
 412                 sock_put(&q->sk);
 413
 414 out:
 415         if (dev)
 416                 dev_put(dev);
 417
 418         return err;
 419 }
 420
 421 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 422 {
 423         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 424         macvtap_put_queue(q);
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 429 {
 430         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 431         unsigned int mask = POLLERR;
 432
 433         if (!q)
 434                 goto out;
 435
 436         mask = 0;
 437         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 438
 439         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 440                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 441
 442         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 443             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 444              sock_writeable(&q->sk)))
 445                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 446
 447 out:
 448         return mask;
 449 }
 450
 451 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 452                                                 size_t len, size_t linear,
 453                                                 int noblock, int *err)
 454 {
 455         struct sk_buff *skb;
 456
 457         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 458         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 459                 linear = len;
 460
 461         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 462                                    err);
 463         if (!skb)
 464                 return NULL;
 465
 466         skb_reserve(skb, prepad);
 467         skb_put(skb, linear);
 468         skb->data_len = len - linear;
 469         skb->len += len - linear;
 470
 471         return skb;
 472 }
 473
 474 /* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
 475 static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
 476                                   int offset, size_t count)
 477 {
 478         int len = iov_length(from, count) - offset;
 479         int copy = skb_headlen(skb);
 480         int size, offset1 = 0;
 481         int i = 0;
 482
 483         /* Skip over from offset */
 484         while (count && (offset >= from->iov_len)) {
 485                 offset -= from->iov_len;
 486                 ++from;
 487                 --count;
 488         }
 489
 490         /* copy up to skb headlen */
 491         while (count && (copy > 0)) {
 492                 size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
 493                 if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
 494                                    size))
 495                         return -EFAULT;
 496                 if (copy > size) {
 497                         ++from;
 498                         --count;
 499                         offset = 0;
 500                 } else
 501                         offset += size;
 502                 copy -= size;
 503                 offset1 += size;
 504         }
 505
 506         if (len == offset1)
 507                 return 0;
 508
 509         while (count--) {
 510                 struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
 511                 int num_pages;
 512                 unsigned long base;
 513                 unsigned long truesize;
 514
 515                 len = from->iov_len - offset;
 516                 if (!len) {
 517                         offset = 0;
 518                         ++from;
 519                         continue;
 520                 }
 521                 base = (unsigned long)from->iov_base + offset;
 522                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 523                 if (i + size > MAX_SKB_FRAGS)
 524                         return -EMSGSIZE;
 525                 num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
 526                 if (num_pages != size) {
 527                         int j;
 528
 529                         for (j = 0; j < num_pages; j++)
 530                                 put_page(page[i + j]);
 531                         return -EFAULT;
 532                 }
 533                 truesize = size * PAGE_SIZE;
 534                 skb->data_len += len;
 535                 skb->len += len;
 536                 skb->truesize += truesize;
 537                 atomic_add(truesize, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
 538                 while (len) {
 539                         int off = base & ~PAGE_MASK;
 540                         int size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - off);
 541                         __skb_fill_page_desc(skb, i, page[i], off, size);
 542                         skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
 543                         /* increase sk_wmem_alloc */
 544                         base += size;
 545                         len -= size;
 546                         i++;
 547                 }
 548                 offset = 0;
 549                 ++from;
 550         }
 551         return 0;
 552 }
 553
 554 /*
 555  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 556  * be shared with the tun/tap driver.
 557  */
 558 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct sk_buff *skb,
 559                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 560 {
 561         unsigned short gso_type = 0;
 562         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 563                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 564                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 565                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 566                         break;
 567                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 568                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 569                         break;
 570                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 571                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 572                         break;
 573                 default:
 574                         return -EINVAL;
 575                 }
 576
 577                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 578                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 579
 580                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 581                         return -EINVAL;
 582         }
 583
 584         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 585                 if (!skb_partial_csum_set(skb, vnet_hdr->csum_start,
 586                                           vnet_hdr->csum_offset))
 587                         return -EINVAL;
 588         }
 589
 590         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 591                 skb_shinfo(skb)->gso_size = vnet_hdr->gso_size;
 592                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 593
 594                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 595                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 596                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 597         }
 598         return 0;
 599 }
 600
 601 static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 602                                    struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 603 {
 604         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 605
 606         if (skb_is_gso(skb)) {
 607                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 608
 609                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 610                 vnet_hdr->hdr_len = skb_headlen(skb);
 611                 vnet_hdr->gso_size = sinfo->gso_size;
 612                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 613                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 614                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 615                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 616                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 617                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 618                 else
 619                         BUG();
 620                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 621                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 622         } else
 623                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 624
 625         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 626                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 627                 vnet_hdr->csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
 628                 vnet_hdr->csum_offset = skb->csum_offset;
 629         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 630                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 631         } /* else everything is zero */
 632
 633         return 0;
 634 }
 635
 636 static unsigned long iov_pages(const struct iovec *iv, int offset,
 637                                unsigned long nr_segs)
 638 {
 639         unsigned long seg, base;
 640         int pages = 0, len, size;
 641
 642         while (nr_segs && (offset >= iv->iov_len)) {
 643                 offset -= iv->iov_len;
 644                 ++iv;
 645                 --nr_segs;
 646         }
 647
 648         for (seg = 0; seg < nr_segs; seg++) {
 649                 base = (unsigned long)iv[seg].iov_base + offset;
 650                 len = iv[seg].iov_len - offset;
 651                 size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 652                 pages += size;
 653                 offset = 0;
 654         }
 655
 656         return pages;
 657 }
 658
 659 /* Get packet from user space buffer */
 660 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 661                                 const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
 662                                 size_t count, int noblock)
 663 {
 664         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(NET_IP_ALIGN);
 665         struct sk_buff *skb;
 666         struct macvlan_dev *vlan;
 667         unsigned long len = total_len;
 668         int err;
 669         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 670         int vnet_hdr_len = 0;
 671         int copylen = 0;
 672         bool zerocopy = false;
 673         size_t linear;
 674
 675         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 676                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 677
 678                 err = -EINVAL;
 679                 if (len < vnet_hdr_len)
 680                         goto err;
 681                 len -= vnet_hdr_len;
 682
 683                 err = memcpy_fromiovecend((void *)&vnet_hdr, iv, 0,
 684                                            sizeof(vnet_hdr));
 685                 if (err < 0)
 686                         goto err;
 687                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 688                      vnet_hdr.csum_start + vnet_hdr.csum_offset + 2 >
 689                                                         vnet_hdr.hdr_len)
 690                         vnet_hdr.hdr_len = vnet_hdr.csum_start +
 691                                                 vnet_hdr.csum_offset + 2;
 692                 err = -EINVAL;
 693                 if (vnet_hdr.hdr_len > len)
 694                         goto err;
 695         }
 696
 697         err = -EINVAL;
 698         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 699                 goto err;
 700
 701         err = -EMSGSIZE;
 702         if (unlikely(count > UIO_MAXIOV))
 703                 goto err;
 704
 705         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 706                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ? vnet_hdr.hdr_len : GOODCOPY_LEN;
 707                 if (copylen > good_linear)
 708                         copylen = good_linear;
 709                 linear = copylen;
 710                 if (iov_pages(iv, vnet_hdr_len + copylen, count)
 711                     <= MAX_SKB_FRAGS)
 712                         zerocopy = true;
 713         }
 714
 715         if (!zerocopy) {
 716                 copylen = len;
 717                 if (vnet_hdr.hdr_len > good_linear)
 718                         linear = good_linear;
 719                 else
 720                         linear = vnet_hdr.hdr_len;
 721         }
 722
 723         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
 724                                 linear, noblock, &err);
 725         if (!skb)
 726                 goto err;
 727
 728         if (zerocopy)
 729                 err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
 730         else {
 731                 err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
 732                                                    len);
 733                 if (!err && m && m->msg_control) {
 734                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 735                         uarg->callback(uarg, false);
 736                 }
 737         }
 738
 739         if (err)
 740                 goto err_kfree;
 741
 742         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 743         skb_reset_mac_header(skb);
 744         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 745
 746         if (vnet_hdr_len) {
 747                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 748                 if (err)
 749                         goto err_kfree;
 750         }
 751
 752         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 753
 754         rcu_read_lock_bh();
 755         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 756         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 757         if (zerocopy) {
 758                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 759                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 760                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 761         }
 762         if (vlan)
 763                 macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
 764         else
 765                 kfree_skb(skb);
 766         rcu_read_unlock_bh();
 767
 768         return total_len;
 769
 770 err_kfree:
 771         kfree_skb(skb);
 772
 773 err:
 774         rcu_read_lock_bh();
 775         vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 776         if (vlan)
 777                 vlan->dev->stats.tx_dropped++;
 778         rcu_read_unlock_bh();
 779
 780         return err;
 781 }
 782
 783 static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 784                                  unsigned long count, loff_t pos)
 785 {
 786         struct file *file = iocb->ki_filp;
 787         ssize_t result = -ENOLINK;
 788         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 789
 790         result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
 791                                   file->f_flags & O_NONBLOCK);
 792         return result;
 793 }
 794
 795 /* Put packet to the user space buffer */
 796 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 797                                 const struct sk_buff *skb,
 798                                 const struct iovec *iv, int len)
 799 {
 800         int ret;
 801         int vnet_hdr_len = 0;
 802         int vlan_offset = 0;
 803         int copied, total;
 804
 805         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 806                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 807                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 808                 if ((len -= vnet_hdr_len) < 0)
 809                         return -EINVAL;
 810
 811                 ret = macvtap_skb_to_vnet_hdr(skb, &vnet_hdr);
 812                 if (ret)
 813                         return ret;
 814
 815                 if (memcpy_toiovecend(iv, (void *)&vnet_hdr, 0, sizeof(vnet_hdr)))
 816                         return -EFAULT;
 817         }
 818         total = copied = vnet_hdr_len;
 819         total += skb->len;
 820
 821         if (!vlan_tx_tag_present(skb))
 822                 len = min_t(int, skb->len, len);
 823         else {
 824                 int copy;
 825                 struct {
 826                         __be16 h_vlan_proto;
 827                         __be16 h_vlan_TCI;
 828                 } veth;
 829                 veth.h_vlan_proto = htons(ETH_P_8021Q);
 830                 veth.h_vlan_TCI = htons(vlan_tx_tag_get(skb));
 831
 832                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 833                 len = min_t(int, skb->len + VLAN_HLEN, len);
 834                 total += VLAN_HLEN;
 835
 836                 copy = min_t(int, vlan_offset, len);
 837                 ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, 0, iv, copied, copy);
 838                 len -= copy;
 839                 copied += copy;
 840                 if (ret || !len)
 841                         goto done;
 842
 843                 copy = min_t(int, sizeof(veth), len);
 844                 ret = memcpy_toiovecend(iv, (void *)&veth, copied, copy);
 845                 len -= copy;
 846                 copied += copy;
 847                 if (ret || !len)
 848                         goto done;
 849         }
 850
 851         ret = skb_copy_datagram_const_iovec(skb, vlan_offset, iv, copied, len);
 852
 853 done:
 854         return ret ? ret : total;
 855 }
 856
 857 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q, struct kiocb *iocb,
 858                                const struct iovec *iv, unsigned long len,
 859                                int noblock)
 860 {
 861         DEFINE_WAIT(wait);
 862         struct sk_buff *skb;
 863         ssize_t ret = 0;
 864
 865         while (len) {
 866                 prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 867
 868                 /* Read frames from the queue */
 869                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 870                 if (!skb) {
 871                         if (noblock) {
 872                                 ret = -EAGAIN;
 873                                 break;
 874                         }
 875                         if (signal_pending(current)) {
 876                                 ret = -ERESTARTSYS;
 877                                 break;
 878                         }
 879                         /* Nothing to read, let's sleep */
 880                         schedule();
 881                         continue;
 882                 }
 883                 ret = macvtap_put_user(q, skb, iv, len);
 884                 kfree_skb(skb);
 885                 break;
 886         }
 887
 888         finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 889         return ret;
 890 }
 891
 892 static ssize_t macvtap_aio_read(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
 893                                 unsigned long count, loff_t pos)
 894 {
 895         struct file *file = iocb->ki_filp;
 896         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 897         ssize_t len, ret = 0;
 898
 899         len = iov_length(iv, count);
 900         if (len < 0) {
 901                 ret = -EINVAL;
 902                 goto out;
 903         }
 904
 905         ret = macvtap_do_read(q, iocb, iv, len, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 906         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 907         if (ret > 0)
 908                 iocb->ki_pos = ret;
 909 out:
 910         return ret;
 911 }
 912
 913 /*
 914  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 915  */
 916 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
 917                           unsigned long arg)
 918 {
 919         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 920         struct macvlan_dev *vlan;
 921         void __user *argp = (void __user *)arg;
 922         struct ifreq __user *ifr = argp;
 923         unsigned int __user *up = argp;
 924         unsigned int u;
 925         int __user *sp = argp;
 926         int s;
 927         int ret;
 928
 929         switch (cmd) {
 930         case TUNSETIFF:
 931                 /* ignore the name, just look at flags */
 932                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
 933                         return -EFAULT;
 934
 935                 ret = 0;
 936                 if ((u & ~IFF_VNET_HDR) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
 937                         ret = -EINVAL;
 938                 else
 939                         q->flags = u;
 940
 941                 return ret;
 942
 943         case TUNGETIFF:
 944                 rcu_read_lock_bh();
 945                 vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
 946                 if (vlan)
 947                         dev_hold(vlan->dev);
 948                 rcu_read_unlock_bh();
 949
 950                 if (!vlan)
 951                         return -ENOLINK;
 952
 953                 ret = 0;
 954                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
 955                     put_user(q->flags, &ifr->ifr_flags))
 956                         ret = -EFAULT;
 957                 dev_put(vlan->dev);
 958                 return ret;
 959
 960         case TUNGETFEATURES:
 961                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR, up))
 962                         return -EFAULT;
 963                 return 0;
 964
 965         case TUNSETSNDBUF:
 966                 if (get_user(u, up))
 967                         return -EFAULT;
 968
 969                 q->sk.sk_sndbuf = u;
 970                 return 0;
 971
 972         case TUNGETVNETHDRSZ:
 973                 s = q->vnet_hdr_sz;
 974                 if (put_user(s, sp))
 975                         return -EFAULT;
 976                 return 0;
 977
 978         case TUNSETVNETHDRSZ:
 979                 if (get_user(s, sp))
 980                         return -EFAULT;
 981                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
 982                         return -EINVAL;
 983
 984                 q->vnet_hdr_sz = s;
 985                 return 0;
 986
 987         case TUNSETOFFLOAD:
 988                 /* let the user check for future flags */
 989                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
 990                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
 991                         return -EINVAL;
 992
 993                 /* TODO: only accept frames with the features that
 994                          got enabled for forwarded frames */
 995                 if (!(q->flags & IFF_VNET_HDR))
 996                         return  -EINVAL;
 997                 return 0;
 998
 999         default:
1000                 return -EINVAL;
1001         }
1002 }
1003
1004 #ifdef CONFIG_COMPAT
1005 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1006                                  unsigned long arg)
1007 {
1008         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1009 }
1010 #endif
1011
1012 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1013         .owner          = THIS_MODULE,
1014         .open           = macvtap_open,
1015         .release        = macvtap_release,
1016         .aio_read       = macvtap_aio_read,
1017         .aio_write      = macvtap_aio_write,
1018         .poll           = macvtap_poll,
1019         .llseek         = no_llseek,
1020         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1021 #ifdef CONFIG_COMPAT
1022         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1023 #endif
1024 };
1025
1026 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1027                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1028 {
1029         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1030         return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
1031                             m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1032 }
1033
1034 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1035                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1036                            int flags)
1037 {
1038         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1039         int ret;
1040         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1041                 return -EINVAL;
1042         ret = macvtap_do_read(q, iocb, m->msg_iov, total_len,
1043                           flags & MSG_DONTWAIT);
1044         if (ret > total_len) {
1045                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1046                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1047         }
1048         return ret;
1049 }
1050
1051 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1052 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1053         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1054         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1055 };
1056
1057 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1058  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1059  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1060  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1061 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1062 {
1063         struct macvtap_queue *q;
1064         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1065                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1066         q = file->private_data;
1067         if (!q)
1068                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1069         return &q->sock;
1070 }
1071 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1072
1073 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1074                                 unsigned long event, void *ptr)
1075 {
1076         struct net_device *dev = ptr;
1077         struct macvlan_dev *vlan;
1078         struct device *classdev;
1079         dev_t devt;
1080         int err;
1081
1082         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1083                 return NOTIFY_DONE;
1084
1085         vlan = netdev_priv(dev);
1086
1087         switch (event) {
1088         case NETDEV_REGISTER:
1089                 /* Create the device node here after the network device has
1090                  * been registered but before register_netdevice has
1091                  * finished running.
1092                  */
1093                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1094                 if (err)
1095                         return notifier_from_errno(err);
1096
1097                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1098                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1099                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1100                 if (IS_ERR(classdev)) {
1101                         macvtap_free_minor(vlan);
1102                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1103                 }
1104                 break;
1105         case NETDEV_UNREGISTER:
1106                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1107                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1108                 macvtap_free_minor(vlan);
1109                 break;
1110         }
1111
1112         return NOTIFY_DONE;
1113 }
1114
1115 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1116         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1117 };
1118
1119 static int macvtap_init(void)
1120 {
1121         int err;
1122
1123         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1124                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1125         if (err)
1126                 goto out1;
1127
1128         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1129         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1130         if (err)
1131                 goto out2;
1132
1133         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1134         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1135                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1136                 goto out3;
1137         }
1138
1139         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1140         if (err)
1141                 goto out4;
1142
1143         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1144         if (err)
1145                 goto out5;
1146
1147         return 0;
1148
1149 out5:
1150         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1151 out4:
1152         class_unregister(macvtap_class);
1153 out3:
1154         cdev_del(&macvtap_cdev);
1155 out2:
1156         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1157 out1:
1158         return err;
1159 }
1160 module_init(macvtap_init);
1161
1162 static void macvtap_exit(void)
1163 {
1164         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1165         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1166         class_unregister(macvtap_class);
1167         cdev_del(&macvtap_cdev);
1168         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1169 }
1170 module_exit(macvtap_exit);
1171
1172 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1173 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1174 MODULE_LICENSE("GPL");