lib/netlink-socket.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 Nicira Networks.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at:
   7  *
   8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 #include <config.h>
  18 #include "netlink-socket.h"
  19 #include <assert.h>
  20 #include <errno.h>
  21 #include <inttypes.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <sys/types.h>
  24 #include <sys/uio.h>
  25 #include <unistd.h>
  26 #include "coverage.h"
  27 #include "dynamic-string.h"
  28 #include "hash.h"
  29 #include "hmap.h"
  30 #include "netlink.h"
  31 #include "netlink-protocol.h"
  32 #include "ofpbuf.h"
  33 #include "poll-loop.h"
  34 #include "socket-util.h"
  35 #include "stress.h"
  36 #include "util.h"
  37 #include "vlog.h"
  38
  39 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(netlink_socket);
  40
  41 COVERAGE_DEFINE(netlink_overflow);
  42 COVERAGE_DEFINE(netlink_received);
  43 COVERAGE_DEFINE(netlink_recv_jumbo);
  44 COVERAGE_DEFINE(netlink_send);
  45 COVERAGE_DEFINE(netlink_sent);
  46
  47 /* Linux header file confusion causes this to be undefined. */
  48 #ifndef SOL_NETLINK
  49 #define SOL_NETLINK 270
  50 #endif
  51
  52 /* A single (bad) Netlink message can in theory dump out many, many log
  53  * messages, so the burst size is set quite high here to avoid missing useful
  54  * information.  Also, at high logging levels we log *all* Netlink messages. */
  55 static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(60, 600);
  56
  57 static void log_nlmsg(const char *function, int error,
  58                       const void *message, size_t size, int protocol);
  59 \f
  60 /* Netlink sockets. */
  61
  62 struct nl_sock
  63 {
  64     int fd;
  65     uint32_t pid;
  66     int protocol;
  67     struct nl_dump *dump;
  68     unsigned int rcvbuf;        /* Receive buffer size (SO_RCVBUF). */
  69 };
  70
  71 /* Compile-time limit on iovecs, so that we can allocate a maximum-size array
  72  * of iovecs on the stack. */
  73 #define MAX_IOVS 128
  74
  75 /* Maximum number of iovecs that may be passed to sendmsg, capped at a
  76  * minimum of _XOPEN_IOV_MAX (16) and a maximum of MAX_IOVS.
  77  *
  78  * Initialized by nl_sock_create(). */
  79 static int max_iovs;
  80
  81 static int nl_sock_cow__(struct nl_sock *);
  82
  83 /* Creates a new netlink socket for the given netlink 'protocol'
  84  * (NETLINK_ROUTE, NETLINK_GENERIC, ...).  Returns 0 and sets '*sockp' to the
  85  * new socket if successful, otherwise returns a positive errno value.  */
  86 int
  87 nl_sock_create(int protocol, struct nl_sock **sockp)
  88 {
  89     struct nl_sock *sock;
  90     struct sockaddr_nl local, remote;
  91     socklen_t local_size;
  92     int rcvbuf;
  93     int retval = 0;
  94
  95     if (!max_iovs) {
  96         int save_errno = errno;
  97         errno = 0;
  98
  99         max_iovs = sysconf(_SC_UIO_MAXIOV);
 100         if (max_iovs < _XOPEN_IOV_MAX) {
 101             if (max_iovs == -1 && errno) {
 102                 VLOG_WARN("sysconf(_SC_UIO_MAXIOV): %s", strerror(errno));
 103             }
 104             max_iovs = _XOPEN_IOV_MAX;
 105         } else if (max_iovs > MAX_IOVS) {
 106             max_iovs = MAX_IOVS;
 107         }
 108
 109         errno = save_errno;
 110     }
 111
 112     *sockp = NULL;
 113     sock = malloc(sizeof *sock);
 114     if (sock == NULL) {
 115         return ENOMEM;
 116     }
 117
 118     sock->fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, protocol);
 119     if (sock->fd < 0) {
 120         VLOG_ERR("fcntl: %s", strerror(errno));
 121         goto error;
 122     }
 123     sock->protocol = protocol;
 124     sock->dump = NULL;
 125
 126     rcvbuf = 1024 * 1024;
 127     if (setsockopt(sock->fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE,
 128                    &rcvbuf, sizeof rcvbuf)) {
 129         VLOG_WARN_RL(&rl, "setting %d-byte socket receive buffer failed (%s)",
 130                      rcvbuf, strerror(errno));
 131     }
 132
 133     retval = get_socket_rcvbuf(sock->fd);
 134     if (retval < 0) {
 135         retval = -retval;
 136         goto error;
 137     }
 138     sock->rcvbuf = retval;
 139
 140     /* Connect to kernel (pid 0) as remote address. */
 141     memset(&remote, 0, sizeof remote);
 142     remote.nl_family = AF_NETLINK;
 143     remote.nl_pid = 0;
 144     if (connect(sock->fd, (struct sockaddr *) &remote, sizeof remote) < 0) {
 145         VLOG_ERR("connect(0): %s", strerror(errno));
 146         goto error;
 147     }
 148
 149     /* Obtain pid assigned by kernel. */
 150     local_size = sizeof local;
 151     if (getsockname(sock->fd, (struct sockaddr *) &local, &local_size) < 0) {
 152         VLOG_ERR("getsockname: %s", strerror(errno));
 153         goto error;
 154     }
 155     if (local_size < sizeof local || local.nl_family != AF_NETLINK) {
 156         VLOG_ERR("getsockname returned bad Netlink name");
 157         retval = EINVAL;
 158         goto error;
 159     }
 160     sock->pid = local.nl_pid;
 161
 162     *sockp = sock;
 163     return 0;
 164
 165 error:
 166     if (retval == 0) {
 167         retval = errno;
 168         if (retval == 0) {
 169             retval = EINVAL;
 170         }
 171     }
 172     if (sock->fd >= 0) {
 173         close(sock->fd);
 174     }
 175     free(sock);
 176     return retval;
 177 }
 178
 179 /* Creates a new netlink socket for the same protocol as 'src'.  Returns 0 and
 180  * sets '*sockp' to the new socket if successful, otherwise returns a positive
 181  * errno value.  */
 182 int
 183 nl_sock_clone(const struct nl_sock *src, struct nl_sock **sockp)
 184 {
 185     return nl_sock_create(src->protocol, sockp);
 186 }
 187
 188 /* Destroys netlink socket 'sock'. */
 189 void
 190 nl_sock_destroy(struct nl_sock *sock)
 191 {
 192     if (sock) {
 193         if (sock->dump) {
 194             sock->dump = NULL;
 195         } else {
 196             close(sock->fd);
 197             free(sock);
 198         }
 199     }
 200 }
 201
 202 /* Tries to add 'sock' as a listener for 'multicast_group'.  Returns 0 if
 203  * successful, otherwise a positive errno value.
 204  *
 205  * A socket that is subscribed to a multicast group that receives asynchronous
 206  * notifications must not be used for Netlink transactions or dumps, because
 207  * transactions and dumps can cause notifications to be lost.
 208  *
 209  * Multicast group numbers are always positive.
 210  *
 211  * It is not an error to attempt to join a multicast group to which a socket
 212  * already belongs. */
 213 int
 214 nl_sock_join_mcgroup(struct nl_sock *sock, unsigned int multicast_group)
 215 {
 216     int error = nl_sock_cow__(sock);
 217     if (error) {
 218         return error;
 219     }
 220     if (setsockopt(sock->fd, SOL_NETLINK, NETLINK_ADD_MEMBERSHIP,
 221                    &multicast_group, sizeof multicast_group) < 0) {
 222         VLOG_WARN("could not join multicast group %u (%s)",
 223                   multicast_group, strerror(errno));
 224         return errno;
 225     }
 226     return 0;
 227 }
 228
 229 /* Tries to make 'sock' stop listening to 'multicast_group'.  Returns 0 if
 230  * successful, otherwise a positive errno value.
 231  *
 232  * Multicast group numbers are always positive.
 233  *
 234  * It is not an error to attempt to leave a multicast group to which a socket
 235  * does not belong.
 236  *
 237  * On success, reading from 'sock' will still return any messages that were
 238  * received on 'multicast_group' before the group was left. */
 239 int
 240 nl_sock_leave_mcgroup(struct nl_sock *sock, unsigned int multicast_group)
 241 {
 242     assert(!sock->dump);
 243     if (setsockopt(sock->fd, SOL_NETLINK, NETLINK_DROP_MEMBERSHIP,
 244                    &multicast_group, sizeof multicast_group) < 0) {
 245         VLOG_WARN("could not leave multicast group %u (%s)",
 246                   multicast_group, strerror(errno));
 247         return errno;
 248     }
 249     return 0;
 250 }
 251
 252 static int
 253 nl_sock_send__(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *msg, bool wait)
 254 {
 255     struct nlmsghdr *nlmsg = nl_msg_nlmsghdr(msg);
 256     int error;
 257
 258     nlmsg->nlmsg_len = msg->size;
 259     nlmsg->nlmsg_pid = sock->pid;
 260     do {
 261         int retval;
 262         retval = send(sock->fd, msg->data, msg->size, wait ? 0 : MSG_DONTWAIT);
 263         error = retval < 0 ? errno : 0;
 264     } while (error == EINTR);
 265     log_nlmsg(__func__, error, msg->data, msg->size, sock->protocol);
 266     if (!error) {
 267         COVERAGE_INC(netlink_sent);
 268     }
 269     return error;
 270 }
 271
 272 /* Tries to send 'msg', which must contain a Netlink message, to the kernel on
 273  * 'sock'.  nlmsg_len in 'msg' will be finalized to match msg->size, and
 274  * nlmsg_pid will be set to 'sock''s pid, before the message is sent.
 275  *
 276  * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.  If
 277  * 'wait' is true, then the send will wait until buffer space is ready;
 278  * otherwise, returns EAGAIN if the 'sock' send buffer is full. */
 279 int
 280 nl_sock_send(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *msg, bool wait)
 281 {
 282     int error = nl_sock_cow__(sock);
 283     if (error) {
 284         return error;
 285     }
 286     return nl_sock_send__(sock, msg, wait);
 287 }
 288
 289 /* This stress option is useful for testing that OVS properly tolerates
 290  * -ENOBUFS on NetLink sockets.  Such errors are unavoidable because they can
 291  * occur if the kernel cannot temporarily allocate enough GFP_ATOMIC memory to
 292  * reply to a request.  They can also occur if messages arrive on a multicast
 293  * channel faster than OVS can process them. */
 294 STRESS_OPTION(
 295     netlink_overflow, "simulate netlink socket receive buffer overflow",
 296     5, 1, -1, 100);
 297
 298 static int
 299 nl_sock_recv__(struct nl_sock *sock, struct ofpbuf **bufp, bool wait)
 300 {
 301     /* We can't accurately predict the size of the data to be received.  Most
 302      * received data will fit in a 2 kB buffer, so we allocate that much space.
 303      * In case the data is actually bigger than that, we make available enough
 304      * additional space to allow Netlink messages to be up to 64 kB long (a
 305      * reasonable figure since that's the maximum length of a Netlink
 306      * attribute). */
 307     enum { MAX_SIZE = 65536 };
 308     enum { HEAD_SIZE = 2048 };
 309     enum { TAIL_SIZE = MAX_SIZE - HEAD_SIZE };
 310
 311     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
 312     uint8_t tail[TAIL_SIZE];
 313     struct iovec iov[2];
 314     struct ofpbuf *buf;
 315     struct msghdr msg;
 316     ssize_t retval;
 317
 318     *bufp = NULL;
 319
 320     buf = ofpbuf_new(HEAD_SIZE);
 321     iov[0].iov_base = buf->data;
 322     iov[0].iov_len = HEAD_SIZE;
 323     iov[1].iov_base = tail;
 324     iov[1].iov_len = TAIL_SIZE;
 325
 326     memset(&msg, 0, sizeof msg);
 327     msg.msg_iov = iov;
 328     msg.msg_iovlen = 2;
 329
 330     do {
 331         retval = recvmsg(sock->fd, &msg, wait ? 0 : MSG_DONTWAIT);
 332     } while (retval < 0 && errno == EINTR);
 333
 334     if (retval < 0) {
 335         int error = errno;
 336         if (error == ENOBUFS) {
 337             /* Socket receive buffer overflow dropped one or more messages that
 338              * the kernel tried to send to us. */
 339             COVERAGE_INC(netlink_overflow);
 340         }
 341         ofpbuf_delete(buf);
 342         return error;
 343     }
 344
 345     if (msg.msg_flags & MSG_TRUNC) {
 346         VLOG_ERR_RL(&rl, "truncated message (longer than %d bytes)", MAX_SIZE);
 347         ofpbuf_delete(buf);
 348         return E2BIG;
 349     }
 350
 351     ofpbuf_put_uninit(buf, MIN(retval, HEAD_SIZE));
 352     if (retval > HEAD_SIZE) {
 353         COVERAGE_INC(netlink_recv_jumbo);
 354         ofpbuf_put(buf, tail, retval - HEAD_SIZE);
 355     }
 356
 357     nlmsghdr = buf->data;
 358     if (retval < sizeof *nlmsghdr
 359         || nlmsghdr->nlmsg_len < sizeof *nlmsghdr
 360         || nlmsghdr->nlmsg_len > retval) {
 361         VLOG_ERR_RL(&rl, "received invalid nlmsg (%zd bytes < %d)",
 362                     retval, NLMSG_HDRLEN);
 363         ofpbuf_delete(buf);
 364         return EPROTO;
 365     }
 366
 367     if (STRESS(netlink_overflow)) {
 368         ofpbuf_delete(buf);
 369         return ENOBUFS;
 370     }
 371
 372     *bufp = buf;
 373     log_nlmsg(__func__, 0, buf->data, buf->size, sock->protocol);
 374     COVERAGE_INC(netlink_received);
 375
 376     return 0;
 377 }
 378
 379 /* Tries to receive a netlink message from the kernel on 'sock'.  If
 380  * successful, stores the received message into '*bufp' and returns 0.  The
 381  * caller is responsible for destroying the message with ofpbuf_delete().  On
 382  * failure, returns a positive errno value and stores a null pointer into
 383  * '*bufp'.
 384  *
 385  * If 'wait' is true, nl_sock_recv waits for a message to be ready; otherwise,
 386  * returns EAGAIN if the 'sock' receive buffer is empty. */
 387 int
 388 nl_sock_recv(struct nl_sock *sock, struct ofpbuf **bufp, bool wait)
 389 {
 390     int error = nl_sock_cow__(sock);
 391     if (error) {
 392         return error;
 393     }
 394     return nl_sock_recv__(sock, bufp, wait);
 395 }
 396
 397 static int
 398 find_nl_transaction_by_seq(struct nl_transaction **transactions, size_t n,
 399                            uint32_t seq)
 400 {
 401     int i;
 402
 403     for (i = 0; i < n; i++) {
 404         struct nl_transaction *t = transactions[i];
 405
 406         if (seq == nl_msg_nlmsghdr(t->request)->nlmsg_seq) {
 407             return i;
 408         }
 409     }
 410
 411     return -1;
 412 }
 413
 414 static void
 415 nl_sock_record_errors__(struct nl_transaction **transactions, size_t n,
 416                         int error)
 417 {
 418     size_t i;
 419
 420     for (i = 0; i < n; i++) {
 421         transactions[i]->error = error;
 422         transactions[i]->reply = NULL;
 423     }
 424 }
 425
 426 static int
 427 nl_sock_transact_multiple__(struct nl_sock *sock,
 428                             struct nl_transaction **transactions, size_t n,
 429                             size_t *done)
 430 {
 431     struct iovec iovs[MAX_IOVS];
 432     struct msghdr msg;
 433     int error;
 434     int i;
 435
 436     *done = 0;
 437     for (i = 0; i < n; i++) {
 438         struct ofpbuf *request = transactions[i]->request;
 439         struct nlmsghdr *nlmsg = nl_msg_nlmsghdr(request);
 440
 441         nlmsg->nlmsg_len = request->size;
 442         nlmsg->nlmsg_pid = sock->pid;
 443         if (i == n - 1) {
 444             /* Ensure that we get a reply even if the final request doesn't
 445              * ordinarily call for one. */
 446             nlmsg->nlmsg_flags |= NLM_F_ACK;
 447         }
 448
 449         iovs[i].iov_base = request->data;
 450         iovs[i].iov_len = request->size;
 451     }
 452
 453     memset(&msg, 0, sizeof msg);
 454     msg.msg_iov = iovs;
 455     msg.msg_iovlen = n;
 456     do {
 457         error = sendmsg(sock->fd, &msg, 0) < 0 ? errno : 0;
 458     } while (error == EINTR);
 459
 460     for (i = 0; i < n; i++) {
 461         struct ofpbuf *request = transactions[i]->request;
 462
 463         log_nlmsg(__func__, error, request->data, request->size,
 464                   sock->protocol);
 465     }
 466     if (!error) {
 467         COVERAGE_ADD(netlink_sent, n);
 468     }
 469
 470     if (error) {
 471         return error;
 472     }
 473
 474     while (n > 0) {
 475         struct ofpbuf *reply;
 476
 477         error = nl_sock_recv__(sock, &reply, true);
 478         if (error) {
 479             return error;
 480         }
 481
 482         i = find_nl_transaction_by_seq(transactions, n,
 483                                        nl_msg_nlmsghdr(reply)->nlmsg_seq);
 484         if (i < 0) {
 485             VLOG_DBG_RL(&rl, "ignoring unexpected seq %#"PRIx32,
 486                         nl_msg_nlmsghdr(reply)->nlmsg_seq);
 487             ofpbuf_delete(reply);
 488             continue;
 489         }
 490
 491         nl_sock_record_errors__(transactions, i, 0);
 492         if (nl_msg_nlmsgerr(reply, &error)) {
 493             transactions[i]->reply = NULL;
 494             transactions[i]->error = error;
 495             if (error) {
 496                 VLOG_DBG_RL(&rl, "received NAK error=%d (%s)",
 497                             error, strerror(error));
 498             }
 499             ofpbuf_delete(reply);
 500         } else {
 501             transactions[i]->reply = reply;
 502             transactions[i]->error = 0;
 503         }
 504
 505         *done += i + 1;
 506         transactions += i + 1;
 507         n -= i + 1;
 508     }
 509
 510     return 0;
 511 }
 512
 513 /* Sends the 'request' member of the 'n' transactions in 'transactions' to the
 514  * kernel, in order, and waits for responses to all of them.  Fills in the
 515  * 'error' member of each transaction with 0 if it was successful, otherwise
 516  * with a positive errno value.  'reply' will be NULL on error or if the
 517  * transaction was successful but had no reply beyond an indication of success.
 518  * For a successful transaction that did have a more detailed reply, 'reply'
 519  * will be set to the reply message.
 520  *
 521  * The caller is responsible for destroying each request and reply, and the
 522  * transactions array itself.
 523  *
 524  * Before sending each message, this function will finalize nlmsg_len in each
 525  * 'request' to match the ofpbuf's size, and set nlmsg_pid to 'sock''s pid.
 526  * NLM_F_ACK will be added to some requests' nlmsg_flags.
 527  *
 528  * Bare Netlink is an unreliable transport protocol.  This function layers
 529  * reliable delivery and reply semantics on top of bare Netlink.  See
 530  * nl_sock_transact() for some caveats.
 531  */
 532 void
 533 nl_sock_transact_multiple(struct nl_sock *sock,
 534                           struct nl_transaction **transactions, size_t n)
 535 {
 536     int max_batch_count;
 537     int error;
 538
 539     if (!n) {
 540         return;
 541     }
 542
 543     error = nl_sock_cow__(sock);
 544     if (error) {
 545         nl_sock_record_errors__(transactions, n, error);
 546         return;
 547     }
 548
 549     /* In theory, every request could have a 64 kB reply.  But the default and
 550      * maximum socket rcvbuf size with typical Dom0 memory sizes both tend to
 551      * be a bit below 128 kB, so that would only allow a single message in a
 552      * "batch".  So we assume that replies average (at most) 4 kB, which allows
 553      * a good deal of batching.
 554      *
 555      * In practice, most of the requests that we batch either have no reply at
 556      * all or a brief reply. */
 557     max_batch_count = MAX(sock->rcvbuf / 4096, 1);
 558     max_batch_count = MIN(max_batch_count, max_iovs);
 559
 560     while (n > 0) {
 561         size_t count, bytes;
 562         size_t done;
 563
 564         /* Batch up to 'max_batch_count' transactions.  But cap it at about a
 565          * page of requests total because big skbuffs are expensive to
 566          * allocate in the kernel.  */
 567 #if defined(PAGESIZE)
 568         enum { MAX_BATCH_BYTES = MAX(1, PAGESIZE - 512) };
 569 #else
 570         enum { MAX_BATCH_BYTES = 4096 - 512 };
 571 #endif
 572         bytes = transactions[0]->request->size;
 573         for (count = 1; count < n && count < max_batch_count; count++) {
 574             if (bytes + transactions[count]->request->size > MAX_BATCH_BYTES) {
 575                 break;
 576             }
 577             bytes += transactions[count]->request->size;
 578         }
 579
 580         error = nl_sock_transact_multiple__(sock, transactions, count, &done);
 581         transactions += done;
 582         n -= done;
 583
 584         if (error == ENOBUFS) {
 585             VLOG_DBG_RL(&rl, "receive buffer overflow, resending request");
 586         } else if (error) {
 587             VLOG_ERR_RL(&rl, "transaction error (%s)", strerror(error));
 588             nl_sock_record_errors__(transactions, n, error);
 589         }
 590     }
 591 }
 592
 593 /* Sends 'request' to the kernel via 'sock' and waits for a response.  If
 594  * successful, returns 0.  On failure, returns a positive errno value.
 595  *
 596  * If 'replyp' is nonnull, then on success '*replyp' is set to the kernel's
 597  * reply, which the caller is responsible for freeing with ofpbuf_delete(), and
 598  * on failure '*replyp' is set to NULL.  If 'replyp' is null, then the kernel's
 599  * reply, if any, is discarded.
 600  *
 601  * nlmsg_len in 'msg' will be finalized to match msg->size, and nlmsg_pid will
 602  * be set to 'sock''s pid, before the message is sent.  NLM_F_ACK will be set
 603  * in nlmsg_flags.
 604  *
 605  * The caller is responsible for destroying 'request'.
 606  *
 607  * Bare Netlink is an unreliable transport protocol.  This function layers
 608  * reliable delivery and reply semantics on top of bare Netlink.
 609  *
 610  * In Netlink, sending a request to the kernel is reliable enough, because the
 611  * kernel will tell us if the message cannot be queued (and we will in that
 612  * case put it on the transmit queue and wait until it can be delivered).
 613  *
 614  * Receiving the reply is the real problem: if the socket buffer is full when
 615  * the kernel tries to send the reply, the reply will be dropped.  However, the
 616  * kernel sets a flag that a reply has been dropped.  The next call to recv
 617  * then returns ENOBUFS.  We can then re-send the request.
 618  *
 619  * Caveats:
 620  *
 621  *      1. Netlink depends on sequence numbers to match up requests and
 622  *         replies.  The sender of a request supplies a sequence number, and
 623  *         the reply echos back that sequence number.
 624  *
 625  *         This is fine, but (1) some kernel netlink implementations are
 626  *         broken, in that they fail to echo sequence numbers and (2) this
 627  *         function will drop packets with non-matching sequence numbers, so
 628  *         that only a single request can be usefully transacted at a time.
 629  *
 630  *      2. Resending the request causes it to be re-executed, so the request
 631  *         needs to be idempotent.
 632  */
 633 int
 634 nl_sock_transact(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *request,
 635                  struct ofpbuf **replyp)
 636 {
 637     struct nl_transaction *transactionp;
 638     struct nl_transaction transaction;
 639
 640     transaction.request = (struct ofpbuf *) request;
 641     transactionp = &transaction;
 642     nl_sock_transact_multiple(sock, &transactionp, 1);
 643     if (replyp) {
 644         *replyp = transaction.reply;
 645     } else {
 646         ofpbuf_delete(transaction.reply);
 647     }
 648     return transaction.error;
 649 }
 650
 651 /* Drain all the messages currently in 'sock''s receive queue. */
 652 int
 653 nl_sock_drain(struct nl_sock *sock)
 654 {
 655     int error = nl_sock_cow__(sock);
 656     if (error) {
 657         return error;
 658     }
 659     return drain_rcvbuf(sock->fd);
 660 }
 661
 662 /* The client is attempting some operation on 'sock'.  If 'sock' has an ongoing
 663  * dump operation, then replace 'sock''s fd with a new socket and hand 'sock''s
 664  * old fd over to the dump. */
 665 static int
 666 nl_sock_cow__(struct nl_sock *sock)
 667 {
 668     struct nl_sock *copy;
 669     uint32_t tmp_pid;
 670     int tmp_fd;
 671     int error;
 672
 673     if (!sock->dump) {
 674         return 0;
 675     }
 676
 677     error = nl_sock_clone(sock, &copy);
 678     if (error) {
 679         return error;
 680     }
 681
 682     tmp_fd = sock->fd;
 683     sock->fd = copy->fd;
 684     copy->fd = tmp_fd;
 685
 686     tmp_pid = sock->pid;
 687     sock->pid = copy->pid;
 688     copy->pid = tmp_pid;
 689
 690     sock->dump->sock = copy;
 691     sock->dump = NULL;
 692
 693     return 0;
 694 }
 695
 696 /* Starts a Netlink "dump" operation, by sending 'request' to the kernel via
 697  * 'sock', and initializes 'dump' to reflect the state of the operation.
 698  *
 699  * nlmsg_len in 'msg' will be finalized to match msg->size, and nlmsg_pid will
 700  * be set to 'sock''s pid, before the message is sent.  NLM_F_DUMP and
 701  * NLM_F_ACK will be set in nlmsg_flags.
 702  *
 703  * This Netlink socket library is designed to ensure that the dump is reliable
 704  * and that it will not interfere with other operations on 'sock', including
 705  * destroying or sending and receiving messages on 'sock'.  One corner case is
 706  * not handled:
 707  *
 708  *   - If 'sock' has been used to send a request (e.g. with nl_sock_send())
 709  *     whose response has not yet been received (e.g. with nl_sock_recv()).
 710  *     This is unusual: usually nl_sock_transact() is used to send a message
 711  *     and receive its reply all in one go.
 712  *
 713  * This function provides no status indication.  An error status for the entire
 714  * dump operation is provided when it is completed by calling nl_dump_done().
 715  *
 716  * The caller is responsible for destroying 'request'.
 717  *
 718  * The new 'dump' is independent of 'sock'.  'sock' and 'dump' may be destroyed
 719  * in either order.
 720  */
 721 void
 722 nl_dump_start(struct nl_dump *dump,
 723               struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *request)
 724 {
 725     struct nlmsghdr *nlmsghdr = nl_msg_nlmsghdr(request);
 726     nlmsghdr->nlmsg_flags |= NLM_F_DUMP | NLM_F_ACK;
 727     dump->seq = nlmsghdr->nlmsg_seq;
 728     dump->buffer = NULL;
 729     if (sock->dump) {
 730         /* 'sock' already has an ongoing dump.  Clone the socket because
 731          * Netlink only allows one dump at a time. */
 732         dump->status = nl_sock_clone(sock, &dump->sock);
 733         if (dump->status) {
 734             return;
 735         }
 736     } else {
 737         sock->dump = dump;
 738         dump->sock = sock;
 739         dump->status = 0;
 740     }
 741     dump->status = nl_sock_send__(sock, request, true);
 742 }
 743
 744 /* Helper function for nl_dump_next(). */
 745 static int
 746 nl_dump_recv(struct nl_dump *dump, struct ofpbuf **bufferp)
 747 {
 748     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
 749     struct ofpbuf *buffer;
 750     int retval;
 751
 752     retval = nl_sock_recv__(dump->sock, bufferp, true);
 753     if (retval) {
 754         return retval == EINTR ? EAGAIN : retval;
 755     }
 756     buffer = *bufferp;
 757
 758     nlmsghdr = nl_msg_nlmsghdr(buffer);
 759     if (dump->seq != nlmsghdr->nlmsg_seq) {
 760         VLOG_DBG_RL(&rl, "ignoring seq %#"PRIx32" != expected %#"PRIx32,
 761                     nlmsghdr->nlmsg_seq, dump->seq);
 762         return EAGAIN;
 763     }
 764
 765     if (nl_msg_nlmsgerr(buffer, &retval)) {
 766         VLOG_INFO_RL(&rl, "netlink dump request error (%s)",
 767                      strerror(retval));
 768         return retval && retval != EAGAIN ? retval : EPROTO;
 769     }
 770
 771     return 0;
 772 }
 773
 774 /* Attempts to retrieve another reply from 'dump', which must have been
 775  * initialized with nl_dump_start().
 776  *
 777  * If successful, returns true and points 'reply->data' and 'reply->size' to
 778  * the message that was retrieved.  The caller must not modify 'reply' (because
 779  * it points into the middle of a larger buffer).
 780  *
 781  * On failure, returns false and sets 'reply->data' to NULL and 'reply->size'
 782  * to 0.  Failure might indicate an actual error or merely the end of replies.
 783  * An error status for the entire dump operation is provided when it is
 784  * completed by calling nl_dump_done().
 785  */
 786 bool
 787 nl_dump_next(struct nl_dump *dump, struct ofpbuf *reply)
 788 {
 789     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
 790
 791     reply->data = NULL;
 792     reply->size = 0;
 793     if (dump->status) {
 794         return false;
 795     }
 796
 797     if (dump->buffer && !dump->buffer->size) {
 798         ofpbuf_delete(dump->buffer);
 799         dump->buffer = NULL;
 800     }
 801     while (!dump->buffer) {
 802         int retval = nl_dump_recv(dump, &dump->buffer);
 803         if (retval) {
 804             ofpbuf_delete(dump->buffer);
 805             dump->buffer = NULL;
 806             if (retval != EAGAIN) {
 807                 dump->status = retval;
 808                 return false;
 809             }
 810         }
 811     }
 812
 813     nlmsghdr = nl_msg_next(dump->buffer, reply);
 814     if (!nlmsghdr) {
 815         VLOG_WARN_RL(&rl, "netlink dump reply contains message fragment");
 816         dump->status = EPROTO;
 817         return false;
 818     } else if (nlmsghdr->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
 819         dump->status = EOF;
 820         return false;
 821     }
 822
 823     return true;
 824 }
 825
 826 /* Completes Netlink dump operation 'dump', which must have been initialized
 827  * with nl_dump_start().  Returns 0 if the dump operation was error-free,
 828  * otherwise a positive errno value describing the problem. */
 829 int
 830 nl_dump_done(struct nl_dump *dump)
 831 {
 832     /* Drain any remaining messages that the client didn't read.  Otherwise the
 833      * kernel will continue to queue them up and waste buffer space. */
 834     while (!dump->status) {
 835         struct ofpbuf reply;
 836         if (!nl_dump_next(dump, &reply)) {
 837             assert(dump->status);
 838         }
 839     }
 840
 841     if (dump->sock) {
 842         if (dump->sock->dump) {
 843             dump->sock->dump = NULL;
 844         } else {
 845             nl_sock_destroy(dump->sock);
 846         }
 847     }
 848     ofpbuf_delete(dump->buffer);
 849     return dump->status == EOF ? 0 : dump->status;
 850 }
 851
 852 /* Causes poll_block() to wake up when any of the specified 'events' (which is
 853  * a OR'd combination of POLLIN, POLLOUT, etc.) occur on 'sock'. */
 854 void
 855 nl_sock_wait(const struct nl_sock *sock, short int events)
 856 {
 857     poll_fd_wait(sock->fd, events);
 858 }
 859
 860 /* Returns the underlying fd for 'sock', for use in "poll()"-like operations
 861  * that can't use nl_sock_wait().
 862  *
 863  * It's a little tricky to use the returned fd correctly, because nl_sock does
 864  * "copy on write" to allow a single nl_sock to be used for notifications,
 865  * transactions, and dumps.  If 'sock' is used only for notifications and
 866  * transactions (and never for dump) then the usage is safe. */
 867 int
 868 nl_sock_fd(const struct nl_sock *sock)
 869 {
 870     return sock->fd;
 871 }
 872
 873 /* Returns the PID associated with this socket. */
 874 uint32_t
 875 nl_sock_pid(const struct nl_sock *sock)
 876 {
 877     return sock->pid;
 878 }
 879 \f
 880 /* Miscellaneous.  */
 881
 882 struct genl_family {
 883     struct hmap_node hmap_node;
 884     uint16_t id;
 885     char *name;
 886 };
 887
 888 static struct hmap genl_families = HMAP_INITIALIZER(&genl_families);
 889
 890 static const struct nl_policy family_policy[CTRL_ATTR_MAX + 1] = {
 891     [CTRL_ATTR_FAMILY_ID] = {.type = NL_A_U16},
 892     [CTRL_ATTR_MCAST_GROUPS] = {.type = NL_A_NESTED, .optional = true},
 893 };
 894
 895 static struct genl_family *
 896 find_genl_family_by_id(uint16_t id)
 897 {
 898     struct genl_family *family;
 899
 900     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (family, hmap_node, hash_int(id, 0),
 901                              &genl_families) {
 902         if (family->id == id) {
 903             return family;
 904         }
 905     }
 906     return NULL;
 907 }
 908
 909 static void
 910 define_genl_family(uint16_t id, const char *name)
 911 {
 912     struct genl_family *family = find_genl_family_by_id(id);
 913
 914     if (family) {
 915         if (!strcmp(family->name, name)) {
 916             return;
 917         }
 918         free(family->name);
 919     } else {
 920         family = xmalloc(sizeof *family);
 921         family->id = id;
 922         hmap_insert(&genl_families, &family->hmap_node, hash_int(id, 0));
 923     }
 924     family->name = xstrdup(name);
 925 }
 926
 927 static const char *
 928 genl_family_to_name(uint16_t id)
 929 {
 930     if (id == GENL_ID_CTRL) {
 931         return "control";
 932     } else {
 933         struct genl_family *family = find_genl_family_by_id(id);
 934         return family ? family->name : "unknown";
 935     }
 936 }
 937
 938 static int
 939 do_lookup_genl_family(const char *name, struct nlattr **attrs,
 940                       struct ofpbuf **replyp)
 941 {
 942     struct nl_sock *sock;
 943     struct ofpbuf request, *reply;
 944     int error;
 945
 946     *replyp = NULL;
 947     error = nl_sock_create(NETLINK_GENERIC, &sock);
 948     if (error) {
 949         return error;
 950     }
 951
 952     ofpbuf_init(&request, 0);
 953     nl_msg_put_genlmsghdr(&request, 0, GENL_ID_CTRL, NLM_F_REQUEST,
 954                           CTRL_CMD_GETFAMILY, 1);
 955     nl_msg_put_string(&request, CTRL_ATTR_FAMILY_NAME, name);
 956     error = nl_sock_transact(sock, &request, &reply);
 957     ofpbuf_uninit(&request);
 958     if (error) {
 959         nl_sock_destroy(sock);
 960         return error;
 961     }
 962
 963     if (!nl_policy_parse(reply, NLMSG_HDRLEN + GENL_HDRLEN,
 964                          family_policy, attrs, ARRAY_SIZE(family_policy))
 965         || nl_attr_get_u16(attrs[CTRL_ATTR_FAMILY_ID]) == 0) {
 966         nl_sock_destroy(sock);
 967         ofpbuf_delete(reply);
 968         return EPROTO;
 969     }
 970
 971     nl_sock_destroy(sock);
 972     *replyp = reply;
 973     return 0;
 974 }
 975
 976 /* Finds the multicast group called 'group_name' in genl family 'family_name'.
 977  * When successful, writes its result to 'multicast_group' and returns 0.
 978  * Otherwise, clears 'multicast_group' and returns a positive error code.
 979  *
 980  * Some kernels do not support looking up a multicast group with this function.
 981  * In this case, 'multicast_group' will be populated with 'fallback'. */
 982 int
 983 nl_lookup_genl_mcgroup(const char *family_name, const char *group_name,
 984                        unsigned int *multicast_group, unsigned int fallback)
 985 {
 986     struct nlattr *family_attrs[ARRAY_SIZE(family_policy)];
 987     const struct nlattr *mc;
 988     struct ofpbuf *reply;
 989     unsigned int left;
 990     int error;
 991
 992     *multicast_group = 0;
 993     error = do_lookup_genl_family(family_name, family_attrs, &reply);
 994     if (error) {
 995         return error;
 996     }
 997
 998     if (!family_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GROUPS]) {
 999         *multicast_group = fallback;
1000         VLOG_WARN("%s-%s: has no multicast group, using fallback %d",
1001                   family_name, group_name, *multicast_group);
1002         error = 0;
1003         goto exit;
1004     }
1005
1006     NL_NESTED_FOR_EACH (mc, left, family_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GROUPS]) {
1007         static const struct nl_policy mc_policy[] = {
1008             [CTRL_ATTR_MCAST_GRP_ID] = {.type = NL_A_U32},
1009             [CTRL_ATTR_MCAST_GRP_NAME] = {.type = NL_A_STRING},
1010         };
1011
1012         struct nlattr *mc_attrs[ARRAY_SIZE(mc_policy)];
1013         const char *mc_name;
1014
1015         if (!nl_parse_nested(mc, mc_policy, mc_attrs, ARRAY_SIZE(mc_policy))) {
1016             error = EPROTO;
1017             goto exit;
1018         }
1019
1020         mc_name = nl_attr_get_string(mc_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GRP_NAME]);
1021         if (!strcmp(group_name, mc_name)) {
1022             *multicast_group =
1023                 nl_attr_get_u32(mc_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GRP_ID]);
1024             error = 0;
1025             goto exit;
1026         }
1027     }
1028     error = EPROTO;
1029
1030 exit:
1031     ofpbuf_delete(reply);
1032     return error;
1033 }
1034
1035 /* If '*number' is 0, translates the given Generic Netlink family 'name' to a
1036  * number and stores it in '*number'.  If successful, returns 0 and the caller
1037  * may use '*number' as the family number.  On failure, returns a positive
1038  * errno value and '*number' caches the errno value. */
1039 int
1040 nl_lookup_genl_family(const char *name, int *number)
1041 {
1042     if (*number == 0) {
1043         struct nlattr *attrs[ARRAY_SIZE(family_policy)];
1044         struct ofpbuf *reply;
1045         int error;
1046
1047         error = do_lookup_genl_family(name, attrs, &reply);
1048         if (!error) {
1049             *number = nl_attr_get_u16(attrs[CTRL_ATTR_FAMILY_ID]);
1050             define_genl_family(*number, name);
1051         } else {
1052             *number = -error;
1053         }
1054         ofpbuf_delete(reply);
1055
1056         assert(*number != 0);
1057     }
1058     return *number > 0 ? 0 : -*number;
1059 }
1060 \f
1061 static void
1062 nlmsghdr_to_string(const struct nlmsghdr *h, int protocol, struct ds *ds)
1063 {
1064     struct nlmsg_flag {
1065         unsigned int bits;
1066         const char *name;
1067     };
1068     static const struct nlmsg_flag flags[] = {
1069         { NLM_F_REQUEST, "REQUEST" },
1070         { NLM_F_MULTI, "MULTI" },
1071         { NLM_F_ACK, "ACK" },
1072         { NLM_F_ECHO, "ECHO" },
1073         { NLM_F_DUMP, "DUMP" },
1074         { NLM_F_ROOT, "ROOT" },
1075         { NLM_F_MATCH, "MATCH" },
1076         { NLM_F_ATOMIC, "ATOMIC" },
1077     };
1078     const struct nlmsg_flag *flag;
1079     uint16_t flags_left;
1080
1081     ds_put_format(ds, "nl(len:%"PRIu32", type=%"PRIu16,
1082                   h->nlmsg_len, h->nlmsg_type);
1083     if (h->nlmsg_type == NLMSG_NOOP) {
1084         ds_put_cstr(ds, "(no-op)");
1085     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
1086         ds_put_cstr(ds, "(error)");
1087     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
1088         ds_put_cstr(ds, "(done)");
1089     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_OVERRUN) {
1090         ds_put_cstr(ds, "(overrun)");
1091     } else if (h->nlmsg_type < NLMSG_MIN_TYPE) {
1092         ds_put_cstr(ds, "(reserved)");
1093     } else if (protocol == NETLINK_GENERIC) {
1094         ds_put_format(ds, "(%s)", genl_family_to_name(h->nlmsg_type));
1095     } else {
1096         ds_put_cstr(ds, "(family-defined)");
1097     }
1098     ds_put_format(ds, ", flags=%"PRIx16, h->nlmsg_flags);
1099     flags_left = h->nlmsg_flags;
1100     for (flag = flags; flag < &flags[ARRAY_SIZE(flags)]; flag++) {
1101         if ((flags_left & flag->bits) == flag->bits) {
1102             ds_put_format(ds, "[%s]", flag->name);
1103             flags_left &= ~flag->bits;
1104         }
1105     }
1106     if (flags_left) {
1107         ds_put_format(ds, "[OTHER:%"PRIx16"]", flags_left);
1108     }
1109     ds_put_format(ds, ", seq=%"PRIx32", pid=%"PRIu32,
1110                   h->nlmsg_seq, h->nlmsg_pid);
1111 }
1112
1113 static char *
1114 nlmsg_to_string(const struct ofpbuf *buffer, int protocol)
1115 {
1116     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1117     const struct nlmsghdr *h = ofpbuf_at(buffer, 0, NLMSG_HDRLEN);
1118     if (h) {
1119         nlmsghdr_to_string(h, protocol, &ds);
1120         if (h->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
1121             const struct nlmsgerr *e;
1122             e = ofpbuf_at(buffer, NLMSG_HDRLEN,
1123                           NLMSG_ALIGN(sizeof(struct nlmsgerr)));
1124             if (e) {
1125                 ds_put_format(&ds, " error(%d", e->error);
1126                 if (e->error < 0) {
1127                     ds_put_format(&ds, "(%s)", strerror(-e->error));
1128                 }
1129                 ds_put_cstr(&ds, ", in-reply-to(");
1130                 nlmsghdr_to_string(&e->msg, protocol, &ds);
1131                 ds_put_cstr(&ds, "))");
1132             } else {
1133                 ds_put_cstr(&ds, " error(truncated)");
1134             }
1135         } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
1136             int *error = ofpbuf_at(buffer, NLMSG_HDRLEN, sizeof *error);
1137             if (error) {
1138                 ds_put_format(&ds, " done(%d", *error);
1139                 if (*error < 0) {
1140                     ds_put_format(&ds, "(%s)", strerror(-*error));
1141                 }
1142                 ds_put_cstr(&ds, ")");
1143             } else {
1144                 ds_put_cstr(&ds, " done(truncated)");
1145             }
1146         } else if (protocol == NETLINK_GENERIC) {
1147             struct genlmsghdr *genl = nl_msg_genlmsghdr(buffer);
1148             if (genl) {
1149                 ds_put_format(&ds, ",genl(cmd=%"PRIu8",version=%"PRIu8")",
1150                               genl->cmd, genl->version);
1151             }
1152         }
1153     } else {
1154         ds_put_cstr(&ds, "nl(truncated)");
1155     }
1156     return ds.string;
1157 }
1158
1159 static void
1160 log_nlmsg(const char *function, int error,
1161           const void *message, size_t size, int protocol)
1162 {
1163     struct ofpbuf buffer;
1164     char *nlmsg;
1165
1166     if (!VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
1167         return;
1168     }
1169
1170     ofpbuf_use_const(&buffer, message, size);
1171     nlmsg = nlmsg_to_string(&buffer, protocol);
1172     VLOG_DBG_RL(&rl, "%s (%s): %s", function, strerror(error), nlmsg);
1173     free(nlmsg);
1174 }
1175
1176