net/ipv4/geneve_core.c

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