macvtap/tun: cross-endian support for little-endian hosts
[cascardo/linux.git] / 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 #define MACVTAP_VNET_BE 0x40000000
52
53 #ifdef CONFIG_TUN_VNET_CROSS_LE
54 static inline bool macvtap_legacy_is_little_endian(struct macvtap_queue *q)
55 {
56         return q->flags & MACVTAP_VNET_BE ? false :
57                 virtio_legacy_is_little_endian();
58 }
59
60 static long macvtap_get_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *sp)
61 {
62         int s = !!(q->flags & MACVTAP_VNET_BE);
63
64         if (put_user(s, sp))
65                 return -EFAULT;
66
67         return 0;
68 }
69
70 static long macvtap_set_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *sp)
71 {
72         int s;
73
74         if (get_user(s, sp))
75                 return -EFAULT;
76
77         if (s)
78                 q->flags |= MACVTAP_VNET_BE;
79         else
80                 q->flags &= ~MACVTAP_VNET_BE;
81
82         return 0;
83 }
84 #else
85 static inline bool macvtap_legacy_is_little_endian(struct macvtap_queue *q)
86 {
87         return virtio_legacy_is_little_endian();
88 }
89
90 static long macvtap_get_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *argp)
91 {
92         return -EINVAL;
93 }
94
95 static long macvtap_set_vnet_be(struct macvtap_queue *q, int __user *argp)
96 {
97         return -EINVAL;
98 }
99 #endif /* CONFIG_TUN_VNET_CROSS_LE */
100
101 static inline bool macvtap_is_little_endian(struct macvtap_queue *q)
102 {
103         return q->flags & MACVTAP_VNET_LE ||
104                 macvtap_legacy_is_little_endian(q);
105 }
106
107 static inline u16 macvtap16_to_cpu(struct macvtap_queue *q, __virtio16 val)
108 {
109         return __virtio16_to_cpu(macvtap_is_little_endian(q), val);
110 }
111
112 static inline __virtio16 cpu_to_macvtap16(struct macvtap_queue *q, u16 val)
113 {
114         return __cpu_to_virtio16(macvtap_is_little_endian(q), val);
115 }
116
117 static struct proto macvtap_proto = {
118         .name = "macvtap",
119         .owner = THIS_MODULE,
120         .obj_size = sizeof (struct macvtap_queue),
121 };
122
123 /*
124  * Variables for dealing with macvtaps device numbers.
125  */
126 static dev_t macvtap_major;
127 #define MACVTAP_NUM_DEVS (1U << MINORBITS)
128 static DEFINE_MUTEX(minor_lock);
129 static DEFINE_IDR(minor_idr);
130
131 #define GOODCOPY_LEN 128
132 static struct class *macvtap_class;
133 static struct cdev macvtap_cdev;
134
135 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops;
136
137 #define TUN_OFFLOADS (NETIF_F_HW_CSUM | NETIF_F_TSO_ECN | NETIF_F_TSO | \
138                       NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)
139 #define RX_OFFLOADS (NETIF_F_GRO | NETIF_F_LRO)
140 #define TAP_FEATURES (NETIF_F_GSO | NETIF_F_SG)
141
142 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan_rcu(const struct net_device *dev)
143 {
144         return rcu_dereference(dev->rx_handler_data);
145 }
146
147 /*
148  * RCU usage:
149  * The macvtap_queue and the macvlan_dev are loosely coupled, the
150  * pointers from one to the other can only be read while rcu_read_lock
151  * or rtnl is held.
152  *
153  * Both the file and the macvlan_dev hold a reference on the macvtap_queue
154  * through sock_hold(&q->sk). When the macvlan_dev goes away first,
155  * q->vlan becomes inaccessible. When the files gets closed,
156  * macvtap_get_queue() fails.
157  *
158  * There may still be references to the struct sock inside of the
159  * queue from outbound SKBs, but these never reference back to the
160  * file or the dev. The data structure is freed through __sk_free
161  * when both our references and any pending SKBs are gone.
162  */
163
164 static int macvtap_enable_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
165                                 struct macvtap_queue *q)
166 {
167         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
168         int err = -EINVAL;
169
170         ASSERT_RTNL();
171
172         if (q->enabled)
173                 goto out;
174
175         err = 0;
176         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
177         q->queue_index = vlan->numvtaps;
178         q->enabled = true;
179
180         vlan->numvtaps++;
181 out:
182         return err;
183 }
184
185 /* Requires RTNL */
186 static int macvtap_set_queue(struct net_device *dev, struct file *file,
187                              struct macvtap_queue *q)
188 {
189         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
190
191         if (vlan->numqueues == MAX_MACVTAP_QUEUES)
192                 return -EBUSY;
193
194         rcu_assign_pointer(q->vlan, vlan);
195         rcu_assign_pointer(vlan->taps[vlan->numvtaps], q);
196         sock_hold(&q->sk);
197
198         q->file = file;
199         q->queue_index = vlan->numvtaps;
200         q->enabled = true;
201         file->private_data = q;
202         list_add_tail(&q->next, &vlan->queue_list);
203
204         vlan->numvtaps++;
205         vlan->numqueues++;
206
207         return 0;
208 }
209
210 static int macvtap_disable_queue(struct macvtap_queue *q)
211 {
212         struct macvlan_dev *vlan;
213         struct macvtap_queue *nq;
214
215         ASSERT_RTNL();
216         if (!q->enabled)
217                 return -EINVAL;
218
219         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
220
221         if (vlan) {
222                 int index = q->queue_index;
223                 BUG_ON(index >= vlan->numvtaps);
224                 nq = rtnl_dereference(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1]);
225                 nq->queue_index = index;
226
227                 rcu_assign_pointer(vlan->taps[index], nq);
228                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[vlan->numvtaps - 1], NULL);
229                 q->enabled = false;
230
231                 vlan->numvtaps--;
232         }
233
234         return 0;
235 }
236
237 /*
238  * The file owning the queue got closed, give up both
239  * the reference that the files holds as well as the
240  * one from the macvlan_dev if that still exists.
241  *
242  * Using the spinlock makes sure that we don't get
243  * to the queue again after destroying it.
244  */
245 static void macvtap_put_queue(struct macvtap_queue *q)
246 {
247         struct macvlan_dev *vlan;
248
249         rtnl_lock();
250         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
251
252         if (vlan) {
253                 if (q->enabled)
254                         BUG_ON(macvtap_disable_queue(q));
255
256                 vlan->numqueues--;
257                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
258                 sock_put(&q->sk);
259                 list_del_init(&q->next);
260         }
261
262         rtnl_unlock();
263
264         synchronize_rcu();
265         sock_put(&q->sk);
266 }
267
268 /*
269  * Select a queue based on the rxq of the device on which this packet
270  * arrived. If the incoming device is not mq, calculate a flow hash
271  * to select a queue. If all fails, find the first available queue.
272  * Cache vlan->numvtaps since it can become zero during the execution
273  * of this function.
274  */
275 static struct macvtap_queue *macvtap_get_queue(struct net_device *dev,
276                                                struct sk_buff *skb)
277 {
278         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
279         struct macvtap_queue *tap = NULL;
280         /* Access to taps array is protected by rcu, but access to numvtaps
281          * isn't. Below we use it to lookup a queue, but treat it as a hint
282          * and validate that the result isn't NULL - in case we are
283          * racing against queue removal.
284          */
285         int numvtaps = ACCESS_ONCE(vlan->numvtaps);
286         __u32 rxq;
287
288         if (!numvtaps)
289                 goto out;
290
291         /* Check if we can use flow to select a queue */
292         rxq = skb_get_hash(skb);
293         if (rxq) {
294                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq % numvtaps]);
295                 goto out;
296         }
297
298         if (likely(skb_rx_queue_recorded(skb))) {
299                 rxq = skb_get_rx_queue(skb);
300
301                 while (unlikely(rxq >= numvtaps))
302                         rxq -= numvtaps;
303
304                 tap = rcu_dereference(vlan->taps[rxq]);
305                 goto out;
306         }
307
308         tap = rcu_dereference(vlan->taps[0]);
309 out:
310         return tap;
311 }
312
313 /*
314  * The net_device is going away, give up the reference
315  * that it holds on all queues and safely set the pointer
316  * from the queues to NULL.
317  */
318 static void macvtap_del_queues(struct net_device *dev)
319 {
320         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
321         struct macvtap_queue *q, *tmp, *qlist[MAX_MACVTAP_QUEUES];
322         int i, j = 0;
323
324         ASSERT_RTNL();
325         list_for_each_entry_safe(q, tmp, &vlan->queue_list, next) {
326                 list_del_init(&q->next);
327                 qlist[j++] = q;
328                 RCU_INIT_POINTER(q->vlan, NULL);
329                 if (q->enabled)
330                         vlan->numvtaps--;
331                 vlan->numqueues--;
332         }
333         for (i = 0; i < vlan->numvtaps; i++)
334                 RCU_INIT_POINTER(vlan->taps[i], NULL);
335         BUG_ON(vlan->numvtaps);
336         BUG_ON(vlan->numqueues);
337         /* guarantee that any future macvtap_set_queue will fail */
338         vlan->numvtaps = MAX_MACVTAP_QUEUES;
339
340         for (--j; j >= 0; j--)
341                 sock_put(&qlist[j]->sk);
342 }
343
344 static rx_handler_result_t macvtap_handle_frame(struct sk_buff **pskb)
345 {
346         struct sk_buff *skb = *pskb;
347         struct net_device *dev = skb->dev;
348         struct macvlan_dev *vlan;
349         struct macvtap_queue *q;
350         netdev_features_t features = TAP_FEATURES;
351
352         vlan = macvtap_get_vlan_rcu(dev);
353         if (!vlan)
354                 return RX_HANDLER_PASS;
355
356         q = macvtap_get_queue(dev, skb);
357         if (!q)
358                 return RX_HANDLER_PASS;
359
360         if (skb_queue_len(&q->sk.sk_receive_queue) >= dev->tx_queue_len)
361                 goto drop;
362
363         skb_push(skb, ETH_HLEN);
364
365         /* Apply the forward feature mask so that we perform segmentation
366          * according to users wishes.  This only works if VNET_HDR is
367          * enabled.
368          */
369         if (q->flags & IFF_VNET_HDR)
370                 features |= vlan->tap_features;
371         if (netif_needs_gso(skb, features)) {
372                 struct sk_buff *segs = __skb_gso_segment(skb, features, false);
373
374                 if (IS_ERR(segs))
375                         goto drop;
376
377                 if (!segs) {
378                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
379                         goto wake_up;
380                 }
381
382                 kfree_skb(skb);
383                 while (segs) {
384                         struct sk_buff *nskb = segs->next;
385
386                         segs->next = NULL;
387                         skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, segs);
388                         segs = nskb;
389                 }
390         } else {
391                 /* If we receive a partial checksum and the tap side
392                  * doesn't support checksum offload, compute the checksum.
393                  * Note: it doesn't matter which checksum feature to
394                  *        check, we either support them all or none.
395                  */
396                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
397                     !(features & NETIF_F_ALL_CSUM) &&
398                     skb_checksum_help(skb))
399                         goto drop;
400                 skb_queue_tail(&q->sk.sk_receive_queue, skb);
401         }
402
403 wake_up:
404         wake_up_interruptible_poll(sk_sleep(&q->sk), POLLIN | POLLRDNORM | POLLRDBAND);
405         return RX_HANDLER_CONSUMED;
406
407 drop:
408         /* Count errors/drops only here, thus don't care about args. */
409         macvlan_count_rx(vlan, 0, 0, 0);
410         kfree_skb(skb);
411         return RX_HANDLER_CONSUMED;
412 }
413
414 static int macvtap_get_minor(struct macvlan_dev *vlan)
415 {
416         int retval = -ENOMEM;
417
418         mutex_lock(&minor_lock);
419         retval = idr_alloc(&minor_idr, vlan, 1, MACVTAP_NUM_DEVS, GFP_KERNEL);
420         if (retval >= 0) {
421                 vlan->minor = retval;
422         } else if (retval == -ENOSPC) {
423                 printk(KERN_ERR "too many macvtap devices\n");
424                 retval = -EINVAL;
425         }
426         mutex_unlock(&minor_lock);
427         return retval < 0 ? retval : 0;
428 }
429
430 static void macvtap_free_minor(struct macvlan_dev *vlan)
431 {
432         mutex_lock(&minor_lock);
433         if (vlan->minor) {
434                 idr_remove(&minor_idr, vlan->minor);
435                 vlan->minor = 0;
436         }
437         mutex_unlock(&minor_lock);
438 }
439
440 static struct net_device *dev_get_by_macvtap_minor(int minor)
441 {
442         struct net_device *dev = NULL;
443         struct macvlan_dev *vlan;
444
445         mutex_lock(&minor_lock);
446         vlan = idr_find(&minor_idr, minor);
447         if (vlan) {
448                 dev = vlan->dev;
449                 dev_hold(dev);
450         }
451         mutex_unlock(&minor_lock);
452         return dev;
453 }
454
455 static int macvtap_newlink(struct net *src_net,
456                            struct net_device *dev,
457                            struct nlattr *tb[],
458                            struct nlattr *data[])
459 {
460         struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
461         int err;
462
463         INIT_LIST_HEAD(&vlan->queue_list);
464
465         /* Since macvlan supports all offloads by default, make
466          * tap support all offloads also.
467          */
468         vlan->tap_features = TUN_OFFLOADS;
469
470         err = netdev_rx_handler_register(dev, macvtap_handle_frame, vlan);
471         if (err)
472                 return err;
473
474         /* Don't put anything that may fail after macvlan_common_newlink
475          * because we can't undo what it does.
476          */
477         return macvlan_common_newlink(src_net, dev, tb, data);
478 }
479
480 static void macvtap_dellink(struct net_device *dev,
481                             struct list_head *head)
482 {
483         netdev_rx_handler_unregister(dev);
484         macvtap_del_queues(dev);
485         macvlan_dellink(dev, head);
486 }
487
488 static void macvtap_setup(struct net_device *dev)
489 {
490         macvlan_common_setup(dev);
491         dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
492 }
493
494 static struct rtnl_link_ops macvtap_link_ops __read_mostly = {
495         .kind           = "macvtap",
496         .setup          = macvtap_setup,
497         .newlink        = macvtap_newlink,
498         .dellink        = macvtap_dellink,
499 };
500
501
502 static void macvtap_sock_write_space(struct sock *sk)
503 {
504         wait_queue_head_t *wqueue;
505
506         if (!sock_writeable(sk) ||
507             !test_and_clear_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
508                 return;
509
510         wqueue = sk_sleep(sk);
511         if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
512                 wake_up_interruptible_poll(wqueue, POLLOUT | POLLWRNORM | POLLWRBAND);
513 }
514
515 static void macvtap_sock_destruct(struct sock *sk)
516 {
517         skb_queue_purge(&sk->sk_receive_queue);
518 }
519
520 static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
521 {
522         struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
523         struct net_device *dev;
524         struct macvtap_queue *q;
525         int err = -ENODEV;
526
527         rtnl_lock();
528         dev = dev_get_by_macvtap_minor(iminor(inode));
529         if (!dev)
530                 goto out;
531
532         err = -ENOMEM;
533         q = (struct macvtap_queue *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
534                                              &macvtap_proto);
535         if (!q)
536                 goto out;
537
538         RCU_INIT_POINTER(q->sock.wq, &q->wq);
539         init_waitqueue_head(&q->wq.wait);
540         q->sock.type = SOCK_RAW;
541         q->sock.state = SS_CONNECTED;
542         q->sock.file = file;
543         q->sock.ops = &macvtap_socket_ops;
544         sock_init_data(&q->sock, &q->sk);
545         q->sk.sk_write_space = macvtap_sock_write_space;
546         q->sk.sk_destruct = macvtap_sock_destruct;
547         q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
548         q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
549
550         /*
551          * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
552          * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
553          *
554          * The macvlan supports zerocopy iff the lower device supports zero
555          * copy so we don't have to look at the lower device directly.
556          */
557         if ((dev->features & NETIF_F_HIGHDMA) && (dev->features & NETIF_F_SG))
558                 sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
559
560         err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
561         if (err)
562                 sock_put(&q->sk);
563
564 out:
565         if (dev)
566                 dev_put(dev);
567
568         rtnl_unlock();
569         return err;
570 }
571
572 static int macvtap_release(struct inode *inode, struct file *file)
573 {
574         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
575         macvtap_put_queue(q);
576         return 0;
577 }
578
579 static unsigned int macvtap_poll(struct file *file, poll_table * wait)
580 {
581         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
582         unsigned int mask = POLLERR;
583
584         if (!q)
585                 goto out;
586
587         mask = 0;
588         poll_wait(file, &q->wq.wait, wait);
589
590         if (!skb_queue_empty(&q->sk.sk_receive_queue))
591                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
592
593         if (sock_writeable(&q->sk) ||
594             (!test_and_set_bit(SOCK_ASYNC_NOSPACE, &q->sock.flags) &&
595              sock_writeable(&q->sk)))
596                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
597
598 out:
599         return mask;
600 }
601
602 static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
603                                                 size_t len, size_t linear,
604                                                 int noblock, int *err)
605 {
606         struct sk_buff *skb;
607
608         /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
609         if (prepad + len < PAGE_SIZE || !linear)
610                 linear = len;
611
612         skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
613                                    err, 0);
614         if (!skb)
615                 return NULL;
616
617         skb_reserve(skb, prepad);
618         skb_put(skb, linear);
619         skb->data_len = len - linear;
620         skb->len += len - linear;
621
622         return skb;
623 }
624
625 /*
626  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
627  * be shared with the tun/tap driver.
628  */
629 static int macvtap_skb_from_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
630                                      struct sk_buff *skb,
631                                      struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
632 {
633         unsigned short gso_type = 0;
634         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
635                 switch (vnet_hdr->gso_type & ~VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN) {
636                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4:
637                         gso_type = SKB_GSO_TCPV4;
638                         break;
639                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6:
640                         gso_type = SKB_GSO_TCPV6;
641                         break;
642                 case VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP:
643                         gso_type = SKB_GSO_UDP;
644                         break;
645                 default:
646                         return -EINVAL;
647                 }
648
649                 if (vnet_hdr->gso_type & VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN)
650                         gso_type |= SKB_GSO_TCP_ECN;
651
652                 if (vnet_hdr->gso_size == 0)
653                         return -EINVAL;
654         }
655
656         if (vnet_hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) {
657                 if (!skb_partial_csum_set(skb, macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_start),
658                                           macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->csum_offset)))
659                         return -EINVAL;
660         }
661
662         if (vnet_hdr->gso_type != VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE) {
663                 skb_shinfo(skb)->gso_size = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr->gso_size);
664                 skb_shinfo(skb)->gso_type = gso_type;
665
666                 /* Header must be checked, and gso_segs computed. */
667                 skb_shinfo(skb)->gso_type |= SKB_GSO_DODGY;
668                 skb_shinfo(skb)->gso_segs = 0;
669         }
670         return 0;
671 }
672
673 static void macvtap_skb_to_vnet_hdr(struct macvtap_queue *q,
674                                     const struct sk_buff *skb,
675                                     struct virtio_net_hdr *vnet_hdr)
676 {
677         memset(vnet_hdr, 0, sizeof(*vnet_hdr));
678
679         if (skb_is_gso(skb)) {
680                 struct skb_shared_info *sinfo = skb_shinfo(skb);
681
682                 /* This is a hint as to how much should be linear. */
683                 vnet_hdr->hdr_len = cpu_to_macvtap16(q, skb_headlen(skb));
684                 vnet_hdr->gso_size = cpu_to_macvtap16(q, sinfo->gso_size);
685                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV4)
686                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
687                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCPV6)
688                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6;
689                 else if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_UDP)
690                         vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP;
691                 else
692                         BUG();
693                 if (sinfo->gso_type & SKB_GSO_TCP_ECN)
694                         vnet_hdr->gso_type |= VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN;
695         } else
696                 vnet_hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
697
698         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
699                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
700                 if (skb_vlan_tag_present(skb))
701                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
702                                 skb_checksum_start_offset(skb) + VLAN_HLEN);
703                 else
704                         vnet_hdr->csum_start = cpu_to_macvtap16(q,
705                                 skb_checksum_start_offset(skb));
706                 vnet_hdr->csum_offset = cpu_to_macvtap16(q, skb->csum_offset);
707         } else if (skb->ip_summed == CHECKSUM_UNNECESSARY) {
708                 vnet_hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID;
709         } /* else everything is zero */
710 }
711
712 /* Neighbour code has some assumptions on HH_DATA_MOD alignment */
713 #define MACVTAP_RESERVE HH_DATA_OFF(ETH_HLEN)
714
715 /* Get packet from user space buffer */
716 static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
717                                 struct iov_iter *from, int noblock)
718 {
719         int good_linear = SKB_MAX_HEAD(MACVTAP_RESERVE);
720         struct sk_buff *skb;
721         struct macvlan_dev *vlan;
722         unsigned long total_len = iov_iter_count(from);
723         unsigned long len = total_len;
724         int err;
725         struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
726         int vnet_hdr_len = 0;
727         int copylen = 0;
728         bool zerocopy = false;
729         size_t linear;
730         ssize_t n;
731
732         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
733                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
734
735                 err = -EINVAL;
736                 if (len < vnet_hdr_len)
737                         goto err;
738                 len -= vnet_hdr_len;
739
740                 err = -EFAULT;
741                 n = copy_from_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), from);
742                 if (n != sizeof(vnet_hdr))
743                         goto err;
744                 iov_iter_advance(from, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
745                 if ((vnet_hdr.flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
746                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
747                      macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2 >
748                              macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len))
749                         vnet_hdr.hdr_len = cpu_to_macvtap16(q,
750                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_start) +
751                                  macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.csum_offset) + 2);
752                 err = -EINVAL;
753                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > len)
754                         goto err;
755         }
756
757         err = -EINVAL;
758         if (unlikely(len < ETH_HLEN))
759                 goto err;
760
761         if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY)) {
762                 struct iov_iter i;
763
764                 copylen = vnet_hdr.hdr_len ?
765                         macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) : GOODCOPY_LEN;
766                 if (copylen > good_linear)
767                         copylen = good_linear;
768                 linear = copylen;
769                 i = *from;
770                 iov_iter_advance(&i, copylen);
771                 if (iov_iter_npages(&i, INT_MAX) <= MAX_SKB_FRAGS)
772                         zerocopy = true;
773         }
774
775         if (!zerocopy) {
776                 copylen = len;
777                 if (macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len) > good_linear)
778                         linear = good_linear;
779                 else
780                         linear = macvtap16_to_cpu(q, vnet_hdr.hdr_len);
781         }
782
783         skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, MACVTAP_RESERVE, copylen,
784                                 linear, noblock, &err);
785         if (!skb)
786                 goto err;
787
788         if (zerocopy)
789                 err = zerocopy_sg_from_iter(skb, from);
790         else {
791                 err = skb_copy_datagram_from_iter(skb, 0, from, len);
792                 if (!err && m && m->msg_control) {
793                         struct ubuf_info *uarg = m->msg_control;
794                         uarg->callback(uarg, false);
795                 }
796         }
797
798         if (err)
799                 goto err_kfree;
800
801         skb_set_network_header(skb, ETH_HLEN);
802         skb_reset_mac_header(skb);
803         skb->protocol = eth_hdr(skb)->h_proto;
804
805         if (vnet_hdr_len) {
806                 err = macvtap_skb_from_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
807                 if (err)
808                         goto err_kfree;
809         }
810
811         skb_probe_transport_header(skb, ETH_HLEN);
812
813         rcu_read_lock();
814         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
815         /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
816         if (zerocopy) {
817                 skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
818                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
819                 skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_SHARED_FRAG;
820         }
821         if (vlan) {
822                 skb->dev = vlan->dev;
823                 dev_queue_xmit(skb);
824         } else {
825                 kfree_skb(skb);
826         }
827         rcu_read_unlock();
828
829         return total_len;
830
831 err_kfree:
832         kfree_skb(skb);
833
834 err:
835         rcu_read_lock();
836         vlan = rcu_dereference(q->vlan);
837         if (vlan)
838                 this_cpu_inc(vlan->pcpu_stats->tx_dropped);
839         rcu_read_unlock();
840
841         return err;
842 }
843
844 static ssize_t macvtap_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
845 {
846         struct file *file = iocb->ki_filp;
847         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
848
849         return macvtap_get_user(q, NULL, from, file->f_flags & O_NONBLOCK);
850 }
851
852 /* Put packet to the user space buffer */
853 static ssize_t macvtap_put_user(struct macvtap_queue *q,
854                                 const struct sk_buff *skb,
855                                 struct iov_iter *iter)
856 {
857         int ret;
858         int vnet_hdr_len = 0;
859         int vlan_offset = 0;
860         int total;
861
862         if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
863                 struct virtio_net_hdr vnet_hdr;
864                 vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
865                 if (iov_iter_count(iter) < vnet_hdr_len)
866                         return -EINVAL;
867
868                 macvtap_skb_to_vnet_hdr(q, skb, &vnet_hdr);
869
870                 if (copy_to_iter(&vnet_hdr, sizeof(vnet_hdr), iter) !=
871                     sizeof(vnet_hdr))
872                         return -EFAULT;
873
874                 iov_iter_advance(iter, vnet_hdr_len - sizeof(vnet_hdr));
875         }
876         total = vnet_hdr_len;
877         total += skb->len;
878
879         if (skb_vlan_tag_present(skb)) {
880                 struct {
881                         __be16 h_vlan_proto;
882                         __be16 h_vlan_TCI;
883                 } veth;
884                 veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
885                 veth.h_vlan_TCI = htons(skb_vlan_tag_get(skb));
886
887                 vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);
888                 total += VLAN_HLEN;
889
890                 ret = skb_copy_datagram_iter(skb, 0, iter, vlan_offset);
891                 if (ret || !iov_iter_count(iter))
892                         goto done;
893
894                 ret = copy_to_iter(&veth, sizeof(veth), iter);
895                 if (ret != sizeof(veth) || !iov_iter_count(iter))
896                         goto done;
897         }
898
899         ret = skb_copy_datagram_iter(skb, vlan_offset, iter,
900                                      skb->len - vlan_offset);
901
902 done:
903         return ret ? ret : total;
904 }
905
906 static ssize_t macvtap_do_read(struct macvtap_queue *q,
907                                struct iov_iter *to,
908                                int noblock)
909 {
910         DEFINE_WAIT(wait);
911         struct sk_buff *skb;
912         ssize_t ret = 0;
913
914         if (!iov_iter_count(to))
915                 return 0;
916
917         while (1) {
918                 if (!noblock)
919                         prepare_to_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait,
920                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
921
922                 /* Read frames from the queue */
923                 skb = skb_dequeue(&q->sk.sk_receive_queue);
924                 if (skb)
925                         break;
926                 if (noblock) {
927                         ret = -EAGAIN;
928                         break;
929                 }
930                 if (signal_pending(current)) {
931                         ret = -ERESTARTSYS;
932                         break;
933                 }
934                 /* Nothing to read, let's sleep */
935                 schedule();
936         }
937         if (skb) {
938                 ret = macvtap_put_user(q, skb, to);
939                 if (unlikely(ret < 0))
940                         kfree_skb(skb);
941                 else
942                         consume_skb(skb);
943         }
944         if (!noblock)
945                 finish_wait(sk_sleep(&q->sk), &wait);
946         return ret;
947 }
948
949 static ssize_t macvtap_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
950 {
951         struct file *file = iocb->ki_filp;
952         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
953         ssize_t len = iov_iter_count(to), ret;
954
955         ret = macvtap_do_read(q, to, file->f_flags & O_NONBLOCK);
956         ret = min_t(ssize_t, ret, len);
957         if (ret > 0)
958                 iocb->ki_pos = ret;
959         return ret;
960 }
961
962 static struct macvlan_dev *macvtap_get_vlan(struct macvtap_queue *q)
963 {
964         struct macvlan_dev *vlan;
965
966         ASSERT_RTNL();
967         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
968         if (vlan)
969                 dev_hold(vlan->dev);
970
971         return vlan;
972 }
973
974 static void macvtap_put_vlan(struct macvlan_dev *vlan)
975 {
976         dev_put(vlan->dev);
977 }
978
979 static int macvtap_ioctl_set_queue(struct file *file, unsigned int flags)
980 {
981         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
982         struct macvlan_dev *vlan;
983         int ret;
984
985         vlan = macvtap_get_vlan(q);
986         if (!vlan)
987                 return -EINVAL;
988
989         if (flags & IFF_ATTACH_QUEUE)
990                 ret = macvtap_enable_queue(vlan->dev, file, q);
991         else if (flags & IFF_DETACH_QUEUE)
992                 ret = macvtap_disable_queue(q);
993         else
994                 ret = -EINVAL;
995
996         macvtap_put_vlan(vlan);
997         return ret;
998 }
999
1000 static int set_offload(struct macvtap_queue *q, unsigned long arg)
1001 {
1002         struct macvlan_dev *vlan;
1003         netdev_features_t features;
1004         netdev_features_t feature_mask = 0;
1005
1006         vlan = rtnl_dereference(q->vlan);
1007         if (!vlan)
1008                 return -ENOLINK;
1009
1010         features = vlan->dev->features;
1011
1012         if (arg & TUN_F_CSUM) {
1013                 feature_mask = NETIF_F_HW_CSUM;
1014
1015                 if (arg & (TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6)) {
1016                         if (arg & TUN_F_TSO_ECN)
1017                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO_ECN;
1018                         if (arg & TUN_F_TSO4)
1019                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO;
1020                         if (arg & TUN_F_TSO6)
1021                                 feature_mask |= NETIF_F_TSO6;
1022                 }
1023
1024                 if (arg & TUN_F_UFO)
1025                         feature_mask |= NETIF_F_UFO;
1026         }
1027
1028         /* tun/tap driver inverts the usage for TSO offloads, where
1029          * setting the TSO bit means that the userspace wants to
1030          * accept TSO frames and turning it off means that user space
1031          * does not support TSO.
1032          * For macvtap, we have to invert it to mean the same thing.
1033          * When user space turns off TSO, we turn off GSO/LRO so that
1034          * user-space will not receive TSO frames.
1035          */
1036         if (feature_mask & (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO))
1037                 features |= RX_OFFLOADS;
1038         else
1039                 features &= ~RX_OFFLOADS;
1040
1041         /* tap_features are the same as features on tun/tap and
1042          * reflect user expectations.
1043          */
1044         vlan->tap_features = feature_mask;
1045         vlan->set_features = features;
1046         netdev_update_features(vlan->dev);
1047
1048         return 0;
1049 }
1050
1051 /*
1052  * provide compatibility with generic tun/tap interface
1053  */
1054 static long macvtap_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1055                           unsigned long arg)
1056 {
1057         struct macvtap_queue *q = file->private_data;
1058         struct macvlan_dev *vlan;
1059         void __user *argp = (void __user *)arg;
1060         struct ifreq __user *ifr = argp;
1061         unsigned int __user *up = argp;
1062         unsigned short u;
1063         int __user *sp = argp;
1064         int s;
1065         int ret;
1066
1067         switch (cmd) {
1068         case TUNSETIFF:
1069                 /* ignore the name, just look at flags */
1070                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1071                         return -EFAULT;
1072
1073                 ret = 0;
1074                 if ((u & ~MACVTAP_FEATURES) != (IFF_NO_PI | IFF_TAP))
1075                         ret = -EINVAL;
1076                 else
1077                         q->flags = (q->flags & ~MACVTAP_FEATURES) | u;
1078
1079                 return ret;
1080
1081         case TUNGETIFF:
1082                 rtnl_lock();
1083                 vlan = macvtap_get_vlan(q);
1084                 if (!vlan) {
1085                         rtnl_unlock();
1086                         return -ENOLINK;
1087                 }
1088
1089                 ret = 0;
1090                 u = q->flags;
1091                 if (copy_to_user(&ifr->ifr_name, vlan->dev->name, IFNAMSIZ) ||
1092                     put_user(u, &ifr->ifr_flags))
1093                         ret = -EFAULT;
1094                 macvtap_put_vlan(vlan);
1095                 rtnl_unlock();
1096                 return ret;
1097
1098         case TUNSETQUEUE:
1099                 if (get_user(u, &ifr->ifr_flags))
1100                         return -EFAULT;
1101                 rtnl_lock();
1102                 ret = macvtap_ioctl_set_queue(file, u);
1103                 rtnl_unlock();
1104                 return ret;
1105
1106         case TUNGETFEATURES:
1107                 if (put_user(IFF_TAP | IFF_NO_PI | MACVTAP_FEATURES, up))
1108                         return -EFAULT;
1109                 return 0;
1110
1111         case TUNSETSNDBUF:
1112                 if (get_user(u, up))
1113                         return -EFAULT;
1114
1115                 q->sk.sk_sndbuf = u;
1116                 return 0;
1117
1118         case TUNGETVNETHDRSZ:
1119                 s = q->vnet_hdr_sz;
1120                 if (put_user(s, sp))
1121                         return -EFAULT;
1122                 return 0;
1123
1124         case TUNSETVNETHDRSZ:
1125                 if (get_user(s, sp))
1126                         return -EFAULT;
1127                 if (s < (int)sizeof(struct virtio_net_hdr))
1128                         return -EINVAL;
1129
1130                 q->vnet_hdr_sz = s;
1131                 return 0;
1132
1133         case TUNGETVNETLE:
1134                 s = !!(q->flags & MACVTAP_VNET_LE);
1135                 if (put_user(s, sp))
1136                         return -EFAULT;
1137                 return 0;
1138
1139         case TUNSETVNETLE:
1140                 if (get_user(s, sp))
1141                         return -EFAULT;
1142                 if (s)
1143                         q->flags |= MACVTAP_VNET_LE;
1144                 else
1145                         q->flags &= ~MACVTAP_VNET_LE;
1146                 return 0;
1147
1148         case TUNGETVNETBE:
1149                 return macvtap_get_vnet_be(q, sp);
1150
1151         case TUNSETVNETBE:
1152                 return macvtap_set_vnet_be(q, sp);
1153
1154         case TUNSETOFFLOAD:
1155                 /* let the user check for future flags */
1156                 if (arg & ~(TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 |
1157                             TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO))
1158                         return -EINVAL;
1159
1160                 rtnl_lock();
1161                 ret = set_offload(q, arg);
1162                 rtnl_unlock();
1163                 return ret;
1164
1165         default:
1166                 return -EINVAL;
1167         }
1168 }
1169
1170 #ifdef CONFIG_COMPAT
1171 static long macvtap_compat_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
1172                                  unsigned long arg)
1173 {
1174         return macvtap_ioctl(file, cmd, (unsigned long)compat_ptr(arg));
1175 }
1176 #endif
1177
1178 static const struct file_operations macvtap_fops = {
1179         .owner          = THIS_MODULE,
1180         .open           = macvtap_open,
1181         .release        = macvtap_release,
1182         .read_iter      = macvtap_read_iter,
1183         .write_iter     = macvtap_write_iter,
1184         .poll           = macvtap_poll,
1185         .llseek         = no_llseek,
1186         .unlocked_ioctl = macvtap_ioctl,
1187 #ifdef CONFIG_COMPAT
1188         .compat_ioctl   = macvtap_compat_ioctl,
1189 #endif
1190 };
1191
1192 static int macvtap_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m,
1193                            size_t total_len)
1194 {
1195         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1196         return macvtap_get_user(q, m, &m->msg_iter, m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
1197 }
1198
1199 static int macvtap_recvmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m,
1200                            size_t total_len, int flags)
1201 {
1202         struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
1203         int ret;
1204         if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC))
1205                 return -EINVAL;
1206         ret = macvtap_do_read(q, &m->msg_iter, flags & MSG_DONTWAIT);
1207         if (ret > total_len) {
1208                 m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
1209                 ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
1210         }
1211         return ret;
1212 }
1213
1214 /* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
1215 static const struct proto_ops macvtap_socket_ops = {
1216         .sendmsg = macvtap_sendmsg,
1217         .recvmsg = macvtap_recvmsg,
1218 };
1219
1220 /* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
1221  * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
1222  * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
1223  * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
1224 struct socket *macvtap_get_socket(struct file *file)
1225 {
1226         struct macvtap_queue *q;
1227         if (file->f_op != &macvtap_fops)
1228                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1229         q = file->private_data;
1230         if (!q)
1231                 return ERR_PTR(-EBADFD);
1232         return &q->sock;
1233 }
1234 EXPORT_SYMBOL_GPL(macvtap_get_socket);
1235
1236 static int macvtap_device_event(struct notifier_block *unused,
1237                                 unsigned long event, void *ptr)
1238 {
1239         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1240         struct macvlan_dev *vlan;
1241         struct device *classdev;
1242         dev_t devt;
1243         int err;
1244
1245         if (dev->rtnl_link_ops != &macvtap_link_ops)
1246                 return NOTIFY_DONE;
1247
1248         vlan = netdev_priv(dev);
1249
1250         switch (event) {
1251         case NETDEV_REGISTER:
1252                 /* Create the device node here after the network device has
1253                  * been registered but before register_netdevice has
1254                  * finished running.
1255                  */
1256                 err = macvtap_get_minor(vlan);
1257                 if (err)
1258                         return notifier_from_errno(err);
1259
1260                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1261                 classdev = device_create(macvtap_class, &dev->dev, devt,
1262                                          dev, "tap%d", dev->ifindex);
1263                 if (IS_ERR(classdev)) {
1264                         macvtap_free_minor(vlan);
1265                         return notifier_from_errno(PTR_ERR(classdev));
1266                 }
1267                 break;
1268         case NETDEV_UNREGISTER:
1269                 devt = MKDEV(MAJOR(macvtap_major), vlan->minor);
1270                 device_destroy(macvtap_class, devt);
1271                 macvtap_free_minor(vlan);
1272                 break;
1273         }
1274
1275         return NOTIFY_DONE;
1276 }
1277
1278 static struct notifier_block macvtap_notifier_block __read_mostly = {
1279         .notifier_call  = macvtap_device_event,
1280 };
1281
1282 static int macvtap_init(void)
1283 {
1284         int err;
1285
1286         err = alloc_chrdev_region(&macvtap_major, 0,
1287                                 MACVTAP_NUM_DEVS, "macvtap");
1288         if (err)
1289                 goto out1;
1290
1291         cdev_init(&macvtap_cdev, &macvtap_fops);
1292         err = cdev_add(&macvtap_cdev, macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1293         if (err)
1294                 goto out2;
1295
1296         macvtap_class = class_create(THIS_MODULE, "macvtap");
1297         if (IS_ERR(macvtap_class)) {
1298                 err = PTR_ERR(macvtap_class);
1299                 goto out3;
1300         }
1301
1302         err = register_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1303         if (err)
1304                 goto out4;
1305
1306         err = macvlan_link_register(&macvtap_link_ops);
1307         if (err)
1308                 goto out5;
1309
1310         return 0;
1311
1312 out5:
1313         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1314 out4:
1315         class_unregister(macvtap_class);
1316 out3:
1317         cdev_del(&macvtap_cdev);
1318 out2:
1319         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1320 out1:
1321         return err;
1322 }
1323 module_init(macvtap_init);
1324
1325 static void macvtap_exit(void)
1326 {
1327         rtnl_link_unregister(&macvtap_link_ops);
1328         unregister_netdevice_notifier(&macvtap_notifier_block);
1329         class_unregister(macvtap_class);
1330         cdev_del(&macvtap_cdev);
1331         unregister_chrdev_region(macvtap_major, MACVTAP_NUM_DEVS);
1332 }
1333 module_exit(macvtap_exit);
1334
1335 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK("macvtap");
1336 MODULE_AUTHOR("Arnd Bergmann <arnd@arndb.de>");
1337 MODULE_LICENSE("GPL");