drivers/net/macvtap.c

   1 #include <linux/etherdevice.h>
   2 #include <linux/if_macvlan.h>
   3 #include <linux/if_vlan.h>
   4 #include <linux/interrupt.h>
   5 #include <linux/nsproxy.h>
   6 #include <linux/compat.h>
   7 #include <linux/if_tun.h>
   8 #include <linux/module.h>
   9 #include <linux/skbuff.h>
  10 #include <linux/cache.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/wait.h>
  15 #include <linux/cdev.h>
  16 #include <linux/idr.h>
  17 #include <linux/fs.h>
  18 #include <linux/uio.h>
  19
  20 #include <net/net_namespace.h>
  21 #include <net/rtnetlink.h>
  22 #include <net/sock.h>
  23 #include <linux/virtio_net.h>
  24
  25 /*
  26  * A macvtap queue is the central object of this driver, it connects
  27  * an open character device to a macvlan interface. There can be
  28  * multiple queues on one interface, which map back to queues
  29  * implemented in hardware on the underlying device.
  30  *
  31  * macvtap_proto is used to allocate queues through the sock allocation
  32  * mechanism.
  33  *
  34  */
  35 struct macvtap_queue {
  36         struct sock sk;
  37         struct socket sock;
  38         struct socket_wq wq;
  39         int vnet_hdr_sz;
  40         struct macvlan_dev __rcu *vlan;
  41         struct file *file;
  42         unsigned int flags;
  43         u16 queue_index;
  44         bool enabled;
  45         struct list_head next;
  46 };
  47
  48 #define MACVTAP_FEATURES (IFF_VNET_HDR | IFF_MULTI_QUEUE)
  49
  50 #define MACVTAP_VNET_LE 0x80000000
  51
  52 static inline u16 macvtap16_to_cpu(struct macvtap_queue *q, __virtio16 val)
  53 {
  54         return __virtio16_to_cpu(q->flags & MACVTAP_VNET_LE, val);
  55 }
  56
  57 static inline __virtio16 cpu_to_macvtap16(struct macvtap_queue *q, u16 val)
  58 {
  59         return __cpu_to_virtio16(q->flags & MACVTAP_VNET_LE, val);
  60 }
  61
  62 static struct proto macvtap_proto = {
  63         .name = "macvtap",
  64         .owner = THIS_MODULE,
  65         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
  66 };
  67
  68 /*
  69  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
  70  */
  71 static dev_t macvtap_major;
  72 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
  73 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
  74 static DEFINE_IDR(minor_idr);
  75
  76 #define GOODCOPY_LEN 128
  77 static struct class *macvtap_class;
  78 static struct cdev macvtap_cdev;
  79
  80 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
  81
  82 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
  83                       NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)
  84 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
  85 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
  86
  87 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
  88 {
  89         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
  90 }
  91
  92 /*
  93  * RCU usage:
  94  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
  95  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
  96  * or rtnl is held.
  97  *
  98  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
  99  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
 100  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
 101  * macvtap_get_queue() fails.
 102  *
 103  * There may still be references to the struct sock inside of the
 104  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
 105  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
 106  * when both our references and any pending SKBs are gone.
 107  */
 108
 109 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 110                                 struct macvtap_queue *q)
 111 {
 112         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 113         int err = -EINVAL;
 114
 115         ASSERT_RTNL();
 116
 117         if (q->enabled)
 118                 goto out;
 119
 120         err = 0;
 121         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 122         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 123         q->enabled = true;
 124
 125         vlan->numvtaps++;
 126 out:
 127         return err;
 128 }
 129
 130 /* Requires RTNL */
 131 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
 132                              struct macvtap_queue *q)
 133 {
 134         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 135
 136         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
 137                 return -EBUSY;
 138
 139         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
 140         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
 141         sock_hold(&q->sk);
 142
 143         q->file = file;
 144         q->queue_index = vlan->numvtaps;
 145         q->enabled = true;
 146         file->private_data = q;
 147         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
 148
 149         vlan->numvtaps++;
 150         vlan->numqueues++;
 151
 152         return 0;
 153 }
 154
 155 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
 156 {
 157         struct macvlan_dev *vlan;
 158         struct macvtap_queue *nq;
 159
 160         ASSERT_RTNL();
 161         if (!q->enabled)
 162                 return -EINVAL;
 163
 164         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 165
 166         if (vlan) {
 167                 int index = q->queue_index;
 168                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
 169                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
 170                 nq->queue_index = index;
 171
 172                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
 173                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
 174                 q->enabled = false;
 175
 176                 vlan->numvtaps--;
 177         }
 178
 179         return 0;
 180 }
 181
 182 /*
 183  * The file owning the queue got closed, give up both
 184  * the reference that the files holds as well as the
 185  * one from the macvlan_dev if that still exists.
 186  *
 187  * Using the spinlock makes sure that we don't get
 188  * to the queue again after destroying it.
 189  */
 190 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
 191 {
 192         struct macvlan_dev *vlan;
 193
 194         rtnl_lock();
 195         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 196
 197         if (vlan) {
 198                 if (q->enabled)
 199                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
 200
 201                 vlan->numqueues--;
 202                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 203                 sock_put(&q->sk);
 204                 list_del_init(&q->next);
 205         }
 206
 207         rtnl_unlock();
 208
 209         synchronize_rcu();
 210         sock_put(&q->sk);
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
 215  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
 216  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
 217  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
 218  * of this function.
 219  */
 220 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
 221                                                struct sk_buff *skb)
 222 {
 223         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 224         struct macvtap_queue *tap = NULL;
 225         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
 226          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
 227          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
 228          * racing against queue removal.
 229          */
 230         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
 231         __u32 rxq;
 232
 233         if (!numvtaps)
 234                 goto out;
 235
 236         /* Check if we can use flow to select a queue */
 237         rxq = skb_get_hash(skb);
 238         if (rxq) {
 239                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
 240                 goto out;
 241         }
 242
 243         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
 244                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
 245
 246                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
 247                         rxq -= numvtaps;
 248
 249                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
 250                 goto out;
 251         }
 252
 253         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
 254 out:
 255         return tap;
 256 }
 257
 258 /*
 259  * The net_device is going away, give up the reference
 260  * that it holds on all queues and safely set the pointer
 261  * from the queues to NULL.
 262  */
 263 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
 264 {
 265         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 266         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
 267         int i, j = 0;
 268
 269         ASSERT_RTNL();
 270         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
 271                 list_del_init(&q->next);
 272                 qlist[j++] = q;
 273                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
 274                 if (q->enabled)
 275                         vlan->numvtaps--;
 276                 vlan->numqueues--;
 277         }
 278         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
 279                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
 280         BUG_ON(vlan->numvtaps);
 281         BUG_ON(vlan->numqueues);
 282         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
 283         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
 284
 285         for (--j; j >= 0; j--)
 286                 sock_put(&qlist[j]->sk);
 287 }
 288
 289 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
 290 {
 291         struct sk_buff *skb = *pskb;
 292         struct net_device *dev = skb->dev;
 293         struct macvlan_dev *vlan;
 294         struct macvtap_queue *q;
 295         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
 296
 297         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
 298         if (!vlan)
 299                 return RX_HANDLER_PASS;
 300
 301         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
 302         if (!q)
 303                 return RX_HANDLER_PASS;
 304
 305         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
 306                 goto drop;
 307
 308         skb_push(skb, ETH_HLEN);
 309
 310         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
 311          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
 312          * enabled.
 313          */
 314         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
 315                 features |= vlan->tap_features;
 316         if (netif_needs_gso(dev, skb, features)) {
 317                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
 318
 319                 if (IS_ERR(segs))
 320                         goto drop;
 321
 322                 if (!segs) {
 323                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 324                         goto wake_up;
 325                 }
 326
 327                 kfree_skb(skb);
 328                 while (segs) {
 329                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
 330
 331                         segs->next = NULL;
 332                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
 333                         segs = nskb;
 334                 }
 335         } else {
 336                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
 337                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
 338                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
 339                  *        check, we either support them all or none.
 340                  */
 341                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 342                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
 343                     skb_checksum_help(skb))
 344                         goto drop;
 345                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
 346         }
 347
 348 wake_up:
 349         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
 350         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 351
 352 drop:
 353         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
 354         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
 355         kfree_skb(skb);
 356         return RX_HANDLER_CONSUMED;
 357 }
 358
 359 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 360 {
 361         int retval = -ENOMEM;
 362
 363         mutex_lock(&minor_lock);
 364         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
 365         if (retval >= 0) {
 366                 vlan->minor = retval;
 367         } else if (retval == -ENOSPC) {
 368                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
 369                 retval = -EINVAL;
 370         }
 371         mutex_unlock(&minor_lock);
 372         return retval < 0 ? retval : 0;
 373 }
 374
 375 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
 376 {
 377         mutex_lock(&minor_lock);
 378         if (vlan->minor) {
 379                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
 380                 vlan->minor = 0;
 381         }
 382         mutex_unlock(&minor_lock);
 383 }
 384
 385 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
 386 {
 387         struct net_device *dev = NULL;
 388         struct macvlan_dev *vlan;
 389
 390         mutex_lock(&minor_lock);
 391         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
 392         if (vlan) {
 393                 dev = vlan->dev;
 394                 dev_hold(dev);
 395         }
 396         mutex_unlock(&minor_lock);
 397         return dev;
 398 }
 399
 400 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
 401                            struct net_device *dev,
 402                            struct nlattr *tb[],
 403                            struct nlattr *data[])
 404 {
 405         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
 406         int err;
 407
 408         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
 409
 410         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
 411          * tap support all offloads also.
 412          */
 413         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
 414
 415         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
 416         if (err)
 417                 return err;
 418
 419         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
 420          * because we can't undo what it does.
 421          */
 422         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
 423 }
 424
 425 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
 426                             struct list_head *head)
 427 {
 428         netdev_rx_handler_unregister(dev);
 429         macvtap_del_queues(dev);
 430         macvlan_dellink(dev, head);
 431 }
 432
 433 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
 434 {
 435         macvlan_common_setup(dev);
 436         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
 437 }
 438
 439 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
 440         .kind           = "macvtap",
 441         .setup          = macvtap_setup,
 442         .newlink        = macvtap_newlink,
 443         .dellink        = macvtap_dellink,
 444 };
 445
 446
 447 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
 448 {
 449         wait_queue_head_t *wqueue;
 450
 451         if (!sock_writeable(sk) ||
 452             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
 453                 return;
 454
 455         wqueue = sk_sleep(sk);
 456         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
 457                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
 458 }
 459
 460 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
 461 {
 462         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
 463 }
 464
 465 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 466 {
 467         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 468         struct net_device *dev;
 469         struct macvtap_queue *q;
 470         int err = -ENODEV;
 471
 472         rtnl_lock();
 473         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
 474         if (!dev)
 475                 goto out;
 476
 477         err = -ENOMEM;
 478         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
 479                                              &macvtap_proto);
 480         if (!q)
 481                 goto out;
 482
 483         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
 484         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
 485         q->sock.type = SOCK_RAW;
 486         q->sock.state = SS_CONNECTED;
 487         q->sock.file = file;
 488         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
 489         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
 490         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
 491         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
 492         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
 493         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 494
 495         /*
 496          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
 497          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
 498          *
 499          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
 500          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
 501          */
 502         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
 503                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
 504
 505         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
 506         if (err)
 507                 sock_put(&q->sk);
 508
 509 out:
 510         if (dev)
 511                 dev_put(dev);
 512
 513         rtnl_unlock();
 514         return err;
 515 }
 516
 517 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
 518 {
 519         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 520         macvtap_put_queue(q);
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
 525 {
 526         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 527         unsigned int mask = POLLERR;
 528
 529         if (!q)
 530                 goto out;
 531
 532         mask = 0;
 533         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
 534
 535         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
 536                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 537
 538         if (sock_writeable(&q->sk) ||
 539             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
 540              sock_writeable(&q->sk)))
 541                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
 542
 543 out:
 544         return mask;
 545 }
 546
 547 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
 548                                                 size_t len, size_t linear,
 549                                                 int noblock, int *err)
 550 {
 551         struct sk_buff *skb;
 552
 553         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 554         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
 555                 linear = len;
 556
 557         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
 558                                    err, 0);
 559         if (!skb)
 560                 return NULL;
 561
 562         skb_reserve(skb, prepad);
 563         skb_put(skb, linear);
 564         skb->data_len = len - linear;
 565         skb->len += len - linear;
 566
 567         return skb;
 568 }
 569
 570 /*
 571  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
 572  * be shared with the tun/tap driver.
 573  */
 574 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 575                                      struct sk_buff *skb,
 576                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 577 {
 578         unsigned short gso_type = 0;
 579         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 580                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
 581                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
 582                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
 583                         break;
 584                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
 585                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
 586                         break;
 587                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
 588                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
 589                         break;
 590                 default:
 591                         return -EINVAL;
 592                 }
 593
 594                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
 595                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
 596
 597                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
 598                         return -EINVAL;
 599         }
 600
 601         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
 602                 if (!skb_partial_csum_set(skb, macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_start),
 603                                           macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_offset)))
 604                         return -EINVAL;
 605         }
 606
 607         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
 608                 skb_shinfo(skb)->gso_size = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->gso_size);
 609                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
 610
 611                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
 612                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
 613                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
 614         }
 615         return 0;
 616 }
 617
 618 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
 619                                     const struct sk_buff *skb,
 620                                     struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
 621 {
 622         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
 623
 624         if (skb_is_gso(skb)) {
 625                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
 626
 627                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
 628                 vnet_hdr->hdr_len = cpu_to_macvtap16(q, skb_headlen(skb));
 629                 vnet_hdr->gso_size = cpu_to_macvtap16(q, sinfo->gso_size);
 630                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
 631                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 632                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
 633                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
 634                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
 635                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
 636                 else
 637                         BUG();
 638                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
 639                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
 640         } else
 641                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
 642
 643         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
 644                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 645                 if (skb_vlan_tag_present(skb))
 646                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 647                                 skb_checksum_start_offset(skb) + VLAN_HLEN);
 648                 else
 649                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
 650                                 skb_checksum_start_offset(skb));
 651                 vnet_hdr->csum_offset = cpu_to_macvtap16(q, skb->csum_offset);
 652         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
 653                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
 654         } /* else everything is zero */
 655 }
 656
 657 /* Neighbour code has some assumptions on HH_DATA_MOD alignment */
 658 #define MACVTAP_RESERVE HH_DATA_OFF(ETH_HLEN)
 659
 660 /* Get packet from user space buffer */
 661 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
 662                                 struct iov_iter *from, int noblock)
 663 {
 664         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(MACVTAP_RESERVE);
 665         struct sk_buff *skb;
 666         struct macvlan_dev *vlan;
 667         unsigned long total_len = iov_iter_count(from);
 668         unsigned long len = total_len;
 669         int err;
 670         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
 671         int vnet_hdr_len = 0;
 672         int copylen = 0;
 673         bool zerocopy = false;
 674         size_t linear;
 675         ssize_t n;
 676
 677         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 678                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 679
 680                 err = -EINVAL;
 681                 if (len < vnet_hdr_len)
 682                         goto err;
 683                 len -= vnet_hdr_len;
 684
 685                 err = -EFAULT;
 686                 n = copy_from_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), from);
 687                 if (n != sizeof(vnet_hdr))
 688                         goto err;
 689                 iov_iter_advance(from, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
 690                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
 691                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 692                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2 >
 693                              macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len))
 694                         vnet_hdr.hdr_len = cpu_to_macvtap16(q,
 695                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
 696                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2);
 697                 err = -EINVAL;
 698                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > len)
 699                         goto err;
 700         }
 701
 702         err = -EINVAL;
 703         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
 704                 goto err;
 705
 706         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
 707                 struct iov_iter i;
 708
 709                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ?
 710                         macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) : GOODCOPY_LEN;
 711                 if (copylen > good_linear)
 712                         copylen = good_linear;
 713                 linear = copylen;
 714                 i = *from;
 715                 iov_iter_advance(&i, copylen);
 716                 if (iov_iter_npages(&i, INT_MAX) <= MAX_SKB_FRAGS)
 717                         zerocopy = true;
 718         }
 719
 720         if (!zerocopy) {
 721                 copylen = len;
 722                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > good_linear)
 723                         linear = good_linear;
 724                 else
 725                         linear = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len);
 726         }
 727
 728         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, MACVTAP_RESERVE, copylen,
 729                                 linear, noblock, &err);
 730         if (!skb)
 731                 goto err;
 732
 733         if (zerocopy)
 734                 err = zerocopy_sg_from_iter(skb, from);
 735         else {
 736                 err = skb_copy_datagram_from_iter(skb, 0, from, len);
 737                 if (!err && m && m->msg_control) {
 738                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
 739                         uarg->callback(uarg, false);
 740                 }
 741         }
 742
 743         if (err)
 744                 goto err_kfree;
 745
 746         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
 747         skb_reset_mac_header(skb);
 748         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
 749
 750         if (vnet_hdr_len) {
 751                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 752                 if (err)
 753                         goto err_kfree;
 754         }
 755
 756         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
 757
 758         rcu_read_lock();
 759         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 760         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 761         if (zerocopy) {
 762                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
 763                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
 764                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
 765         }
 766         if (vlan) {
 767                 skb->dev = vlan->dev;
 768                 dev_queue_xmit(skb);
 769         } else {
 770                 kfree_skb(skb);
 771         }
 772         rcu_read_unlock();
 773
 774         return total_len;
 775
 776 err_kfree:
 777         kfree_skb(skb);
 778
 779 err:
 780         rcu_read_lock();
 781         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
 782         if (vlan)
 783                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
 784         rcu_read_unlock();
 785
 786         return err;
 787 }
 788
 789 static ssize_t macvtap_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
 790 {
 791         struct file *file = iocb->ki_filp;
 792         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 793
 794         return macvtap_get_user(q, NULL, from, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 795 }
 796
 797 /* Put packet to the user space buffer */
 798 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
 799                                 const struct sk_buff *skb,
 800                                 struct iov_iter *iter)
 801 {
 802         int ret;
 803         int vnet_hdr_len = 0;
 804         int vlan_offset = 0;
 805         int total;
 806
 807         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
 808                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
 809                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
 810                 if (iov_iter_count(iter) < vnet_hdr_len)
 811                         return -EINVAL;
 812
 813                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
 814
 815                 if (copy_to_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), iter) !=
 816                     sizeof(vnet_hdr))
 817                         return -EFAULT;
 818
 819                 iov_iter_advance(iter, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
 820         }
 821         total = vnet_hdr_len;
 822         total += skb->len;
 823
 824         if (skb_vlan_tag_present(skb)) {
 825                 struct {
 826                         __be16 h_vlan_proto;
 827                         __be16 h_vlan_TCI;
 828                 } veth;
 829                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
 830                 veth.h_vlan_TCI = htons(skb_vlan_tag_get(skb));
 831
 832                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
 833                 total += VLAN_HLEN;
 834
 835                 ret = skb_copy_datagram_iter(skb, 0, iter, vlan_offset);
 836                 if (ret || !iov_iter_count(iter))
 837                         goto done;
 838
 839                 ret = copy_to_iter(&veth, sizeof(veth), iter);
 840                 if (ret != sizeof(veth) || !iov_iter_count(iter))
 841                         goto done;
 842         }
 843
 844         ret = skb_copy_datagram_iter(skb, vlan_offset, iter,
 845                                      skb->len - vlan_offset);
 846
 847 done:
 848         return ret ? ret : total;
 849 }
 850
 851 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
 852                                struct iov_iter *to,
 853                                int noblock)
 854 {
 855         DEFINE_WAIT(wait);
 856         struct sk_buff *skb;
 857         ssize_t ret = 0;
 858
 859         if (!iov_iter_count(to))
 860                 return 0;
 861
 862         while (1) {
 863                 if (!noblock)
 864                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
 865                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
 866
 867                 /* Read frames from the queue */
 868                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
 869                 if (skb)
 870                         break;
 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         }
 882         if (skb) {
 883                 ret = macvtap_put_user(q, skb, to);
 884                 if (unlikely(ret < 0))
 885                         kfree_skb(skb);
 886                 else
 887                         consume_skb(skb);
 888         }
 889         if (!noblock)
 890                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
 891         return ret;
 892 }
 893
 894 static ssize_t macvtap_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
 895 {
 896         struct file *file = iocb->ki_filp;
 897         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 898         ssize_t len = iov_iter_count(to), ret;
 899
 900         ret = macvtap_do_read(q, to, file->f_flags & O_NONBLOCK);
 901         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 902         if (ret > 0)
 903                 iocb->ki_pos = ret;
 904         return ret;
 905 }
 906
 907 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
 908 {
 909         struct macvlan_dev *vlan;
 910
 911         ASSERT_RTNL();
 912         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 913         if (vlan)
 914                 dev_hold(vlan->dev);
 915
 916         return vlan;
 917 }
 918
 919 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
 920 {
 921         dev_put(vlan->dev);
 922 }
 923
 924 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
 925 {
 926         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 927         struct macvlan_dev *vlan;
 928         int ret;
 929
 930         vlan = macvtap_get_vlan(q);
 931         if (!vlan)
 932                 return -EINVAL;
 933
 934         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
 935                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
 936         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
 937                 ret = macvtap_disable_queue(q);
 938         else
 939                 ret = -EINVAL;
 940
 941         macvtap_put_vlan(vlan);
 942         return ret;
 943 }
 944
 945 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
 946 {
 947         struct macvlan_dev *vlan;
 948         netdev_features_t features;
 949         netdev_features_t feature_mask = 0;
 950
 951         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
 952         if (!vlan)
 953                 return -ENOLINK;
 954
 955         features = vlan->dev->features;
 956
 957         if (arg & TUN_F_CSUM) {
 958                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
 959
 960                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
 961                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
 962                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
 963                         if (arg & TUN_F_TSO4)
 964                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
 965                         if (arg & TUN_F_TSO6)
 966                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
 967                 }
 968
 969                 if (arg & TUN_F_UFO)
 970                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
 971         }
 972
 973         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
 974          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
 975          * accept TSO frames and turning it off means that user space
 976          * does not support TSO.
 977          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
 978          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
 979          * user-space will not receive TSO frames.
 980          */
 981         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
 982                 features |= RX_OFFLOADS;
 983         else
 984                 features &= ~RX_OFFLOADS;
 985
 986         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
 987          * reflect user expectations.
 988          */
 989         vlan->tap_features = feature_mask;
 990         vlan->set_features = features;
 991         netdev_update_features(vlan->dev);
 992
 993         return 0;
 994 }
 995
 996 /*
 997  * provide compatibility with generic tun/tap interface
 998  */
 999 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1000                           unsigned long arg)
1001 {
1002         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1003         struct macvlan_dev *vlan;
1004         void __user *argp = (void __user *)arg;
1005         struct ifreq __user *ifr = argp;
1006         unsigned int __user *up = argp;
1007         unsigned short u;
1008         int __user *sp = argp;
1009         int s;
1010         int ret;
1011
1012         switch (cmd) {
1013         case TUNSETIFF:
1014                 /* ignore the name, just look at flags */
1015                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1016                         return -EFAULT;
1017
1018                 ret = 0;
1019                 if ((u & ~MACVTAP_FEATURES) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1020                         ret = -EINVAL;
1021                 else
1022                         q->flags = (q->flags & ~MACVTAP_FEATURES) | u;
1023
1024                 return ret;
1025
1026         case TUNGETIFF:
1027                 rtnl_lock();
1028                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1029                 if (!vlan) {
1030                         rtnl_unlock();
1031                         return -ENOLINK;
1032                 }
1033
1034                 ret = 0;
1035                 u = q->flags;
1036                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1037                     put_user(u, &ifr->ifr_flags))
1038                         ret = -EFAULT;
1039                 macvtap_put_vlan(vlan);
1040                 rtnl_unlock();
1041                 return ret;
1042
1043         case TUNSETQUEUE:
1044                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1045                         return -EFAULT;
1046                 rtnl_lock();
1047                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1048                 rtnl_unlock();
1049                 return ret;
1050
1051         case TUNGETFEATURES:
1052                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | MACVTAP_FEATURES, up))
1053                         return -EFAULT;
1054                 return 0;
1055
1056         case TUNSETSNDBUF:
1057                 if (get_user(u, up))
1058                         return -EFAULT;
1059
1060                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1061                 return 0;
1062
1063         case TUNGETVNETHDRSZ:
1064                 s = q->vnet_hdr_sz;
1065                 if (put_user(s, sp))
1066                         return -EFAULT;
1067                 return 0;
1068
1069         case TUNSETVNETHDRSZ:
1070                 if (get_user(s, sp))
1071                         return -EFAULT;
1072                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1073                         return -EINVAL;
1074
1075                 q->vnet_hdr_sz = s;
1076                 return 0;
1077
1078         case TUNGETVNETLE:
1079                 s = !!(q->flags & MACVTAP_VNET_LE);
1080                 if (put_user(s, sp))
1081                         return -EFAULT;
1082                 return 0;
1083
1084         case TUNSETVNETLE:
1085                 if (get_user(s, sp))
1086                         return -EFAULT;
1087                 if (s)
1088                         q->flags |= MACVTAP_VNET_LE;
1089                 else
1090                         q->flags &= ~MACVTAP_VNET_LE;
1091                 return 0;
1092
1093         case TUNSETOFFLOAD:
1094                 /* let the user check for future flags */
1095                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1096                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1097                         return -EINVAL;
1098
1099                 rtnl_lock();
1100                 ret = set_offload(q, arg);
1101                 rtnl_unlock();
1102                 return ret;
1103
1104         default:
1105                 return -EINVAL;
1106         }
1107 }
1108
1109 #ifdef CONFIG_COMPAT
1110 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1111                                  unsigned long arg)
1112 {
1113         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1114 }
1115 #endif
1116
1117 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1118         .owner          = THIS_MODULE,
1119         .open           = macvtap_open,
1120         .release        = macvtap_release,
1121         .read           = new_sync_read,
1122         .write          = new_sync_write,
1123         .read_iter      = macvtap_read_iter,
1124         .write_iter     = macvtap_write_iter,
1125         .poll           = macvtap_poll,
1126         .llseek         = no_llseek,
1127         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1128 #ifdef CONFIG_COMPAT
1129         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1130 #endif
1131 };
1132
1133 static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1134                            struct msghdr *m, size_t total_len)
1135 {
1136         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1137         return macvtap_get_user(q, m, &m->msg_iter, m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1138 }
1139
1140 static int macvtap_recvmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
1141                            struct msghdr *m, size_t total_len,
1142                            int flags)
1143 {
1144         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1145         int ret;
1146         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1147                 return -EINVAL;
1148         ret = macvtap_do_read(q, &m->msg_iter, flags & MSG_DONTWAIT);
1149         if (ret > total_len) {
1150                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1151                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1152         }
1153         return ret;
1154 }
1155
1156 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1157 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1158         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1159         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1160 };
1161
1162 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1163  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1164  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1165  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1166 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1167 {
1168         struct macvtap_queue *q;
1169         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1170                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1171         q = file->private_data;
1172         if (!q)
1173                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1174         return &q->sock;
1175 }
1176 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1177
1178 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1179                                 unsigned long event, void *ptr)
1180 {
1181         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1182         struct macvlan_dev *vlan;
1183         struct device *classdev;
1184         dev_t devt;
1185         int err;
1186
1187         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1188                 return NOTIFY_DONE;
1189
1190         vlan = netdev_priv(dev);
1191
1192         switch (event) {
1193         case NETDEV_REGISTER:
1194                 /* Create the device node here after the network device has
1195                  * been registered but before register_netdevice has
1196                  * finished running.
1197                  */
1198                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1199                 if (err)
1200                         return notifier_from_errno(err);
1201
1202                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1203                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1204                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1205                 if (IS_ERR(classdev)) {
1206                         macvtap_free_minor(vlan);
1207                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1208                 }
1209                 break;
1210         case NETDEV_UNREGISTER:
1211                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1212                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1213                 macvtap_free_minor(vlan);
1214                 break;
1215         }
1216
1217         return NOTIFY_DONE;
1218 }
1219
1220 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1221         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1222 };
1223
1224 static int macvtap_init(void)
1225 {
1226         int err;
1227
1228         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1229                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1230         if (err)
1231                 goto out1;
1232
1233         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1234         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1235         if (err)
1236                 goto out2;
1237
1238         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1239         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1240                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1241                 goto out3;
1242         }
1243
1244         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1245         if (err)
1246                 goto out4;
1247
1248         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1249         if (err)
1250                 goto out5;
1251
1252         return 0;
1253
1254 out5:
1255         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1256 out4:
1257         class_unregister(macvtap_class);
1258 out3:
1259         cdev_del(&macvtap_cdev);
1260 out2:
1261         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1262 out1:
1263         return err;
1264 }
1265 module_init(macvtap_init);
1266
1267 static void macvtap_exit(void)
1268 {
1269         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1270         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1271         class_unregister(macvtap_class);
1272         cdev_del(&macvtap_cdev);
1273         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1274 }
1275 module_exit(macvtap_exit);
1276
1277 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1278 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <[email protected]>");
1279 MODULE_LICENSE("GPL");