linux_module/iface-packet.c

   1 /*
   2  * Palacios Raw Packet Interface Implementation
   3  * (c) Lei Xia  2010
   4  */
   5
   6 #include <asm/uaccess.h>
   7 #include <linux/inet.h>
   8 #include <linux/kthread.h>
   9 #include <linux/netdevice.h>
  10 #include <linux/ip.h>
  11 #include <linux/in.h>
  12 #include <linux/string.h>
  13 #include <linux/preempt.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/if_packet.h>
  16 #include <linux/errno.h>
  17 #include <asm/msr.h>
  18
  19 #include <interfaces/vmm_packet.h>
  20 #include <palacios/vmm_ethernet.h>
  21
  22 #include "palacios.h"
  23 #include "util-hashtable.h"
  24 #include "linux-exts.h"
  25 #include "vm.h"
  26
  27
  28 /* there is one for each host nic */
  29 struct raw_interface {
  30     char eth_dev[126];  /* host nic name "eth0" ... */
  31
  32     struct socket * raw_sock;
  33     uint8_t inited;
  34
  35     struct list_head brdcast_recvers;
  36     struct hashtable * mac_to_recver;
  37
  38     struct task_struct * recv_thread;
  39
  40     struct list_head node;
  41 };
  42
  43 struct palacios_packet_state{
  44     spinlock_t lock;
  45
  46     struct list_head open_interfaces;
  47 };
  48
  49 struct palacios_packet_state packet_state;
  50
  51 static inline uint_t hash_fn(addr_t hdr_ptr) {
  52     uint8_t * hdr_buf = (uint8_t *)hdr_ptr;
  53
  54     return palacios_hash_buffer(hdr_buf, ETH_ALEN);
  55 }
  56
  57 static inline int hash_eq(addr_t key1, addr_t key2) {
  58     return (memcmp((uint8_t *)key1, (uint8_t *)key2, ETH_ALEN) == 0);
  59 }
  60
  61
  62 static int
  63 recv_pkt(struct socket * raw_sock, unsigned char * pkt, unsigned int len) {
  64     struct msghdr msg;
  65     struct iovec iov;
  66     mm_segment_t oldfs;
  67     unsigned int size = 0;
  68
  69     if (raw_sock == NULL) {
  70         return -1;
  71     }
  72
  73     iov.iov_base = pkt;
  74     iov.iov_len = len;
  75
  76     msg.msg_flags = 0;
  77     msg.msg_name = NULL;
  78     msg.msg_namelen = 0;
  79     msg.msg_control = NULL;
  80     msg.msg_controllen = 0;
  81     msg.msg_iov = &iov;
  82     msg.msg_iovlen = 1;
  83     msg.msg_control = NULL;
  84
  85     oldfs = get_fs();
  86     set_fs(KERNEL_DS);
  87     size = sock_recvmsg(raw_sock, &msg, len, msg.msg_flags);
  88     set_fs(oldfs);
  89
  90     return size;
  91 }
  92
  93
  94 static int
  95 init_socket(struct raw_interface * iface, const char * eth_dev){
  96     int err;
  97     struct sockaddr_ll sock_addr;
  98     struct net_device * net_dev;
  99
 100     err = sock_create(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL), &(iface->raw_sock));
 101     if (err < 0) {
 102         WARNING("Could not create a PF_PACKET Socket, err %d\n", err);
 103         return -1;
 104     }
 105
 106     net_dev = dev_get_by_name(&init_net, eth_dev);
 107     if(net_dev == NULL) {
 108         WARNING("Palacios Packet: Unable to get index for device %s\n", eth_dev);
 109         sock_release(iface->raw_sock);
 110         return -1;
 111     }
 112
 113     memset(&sock_addr, 0, sizeof(sock_addr));
 114     sock_addr.sll_family = PF_PACKET;
 115     sock_addr.sll_protocol = htons(ETH_P_ALL);
 116     sock_addr.sll_ifindex = net_dev->ifindex;
 117
 118     err = iface->raw_sock->ops->bind(iface->raw_sock,
 119                                      (struct sockaddr *)&sock_addr,
 120                                      sizeof(sock_addr));
 121
 122     if (err < 0){
 123         WARNING("Error binding raw packet to device %s, %d\n", eth_dev, err);
 124         sock_release(iface->raw_sock);
 125
 126         return -1;
 127     }
 128
 129     INFO("Bind a palacios raw packet interface to device %s, device index %d\n",
 130            eth_dev, net_dev->ifindex);
 131
 132     return 0;
 133 }
 134
 135
 136 static inline int
 137 is_multicast_ethaddr(const unsigned char * addr)
 138 {
 139     return (0x01 & addr[0]);
 140 }
 141
 142 static inline int
 143 is_broadcast_ethaddr(const unsigned char * addr)
 144 {
 145     unsigned char ret = 0xff;
 146     int i;
 147
 148     for(i=0; i<ETH_ALEN; i++) {
 149         ret &= addr[i];
 150     }
 151
 152     return (ret == 0xff);
 153 }
 154
 155 static int packet_recv_thread( void * arg ) {
 156     unsigned char * pkt;
 157     int size;
 158     struct v3_packet * recver_state;
 159     struct raw_interface * iface = (struct raw_interface *)arg;
 160
 161     pkt = (unsigned char *)palacios_alloc(ETHERNET_PACKET_LEN);
 162
 163     if (!pkt) {
 164         ERROR("Unable to allocate packet in vnet receive thread\n");
 165         return -1;
 166     }
 167
 168     INFO("Palacios Raw Packet Bridge: Staring receiving on ethernet device %s\n",
 169            iface->eth_dev);
 170
 171     while (!kthread_should_stop()) {
 172         size = recv_pkt(iface->raw_sock, pkt, ETHERNET_PACKET_LEN);
 173
 174         if (size < 0) {
 175             WARNING("Palacios raw packet receive error, Server terminated\n");
 176             break;
 177         }
 178
 179         if(is_broadcast_ethaddr(pkt)) {
 180             /* Broadcast */
 181
 182             list_for_each_entry(recver_state, &(iface->brdcast_recvers), node) {
 183                 recver_state->input(recver_state, pkt, size);
 184             }
 185
 186         } else if(is_multicast_ethaddr(pkt)) {
 187             /* MultiCast */
 188
 189         } else {
 190             recver_state = (struct v3_packet *)palacios_htable_search(iface->mac_to_recver,
 191                                                                       (addr_t)pkt);
 192             if(recver_state != NULL) {
 193                 recver_state->input(recver_state, pkt, size);
 194             }
 195         }
 196     }
 197
 198     return 0;
 199 }
 200
 201
 202 static int
 203 init_raw_interface(struct raw_interface * iface, const char * eth_dev){
 204
 205     memcpy(iface->eth_dev, eth_dev, V3_ETHINT_NAMELEN);
 206     if(init_socket(iface, eth_dev) !=0) {
 207         WARNING("packet: fails to initiate raw socket\n");
 208         return -1;
 209     }
 210
 211
 212     INIT_LIST_HEAD(&(iface->brdcast_recvers));
 213     iface->mac_to_recver = palacios_create_htable(0, &hash_fn, &hash_eq);
 214     iface->recv_thread = kthread_run(packet_recv_thread, (void *)iface, "bridge-recver");
 215
 216     iface->inited = 1;
 217
 218     return 0;
 219 }
 220
 221 static void inline
 222 deinit_raw_interface(struct raw_interface * iface){
 223     struct v3_packet * recver_state, * tmp_state;
 224
 225     kthread_stop(iface->recv_thread);
 226     sock_release(iface->raw_sock);
 227     palacios_free_htable(iface->mac_to_recver,  0,  0);
 228
 229     list_for_each_entry_safe(recver_state, tmp_state, &(iface->brdcast_recvers), node) {
 230         palacios_free(recver_state);
 231     }
 232 }
 233
 234
 235 static inline struct raw_interface *
 236 find_interface(const char * eth_dev) {
 237     struct raw_interface * iface;
 238
 239     list_for_each_entry(iface, &(packet_state.open_interfaces), node) {
 240         if (strncmp(iface->eth_dev, eth_dev, V3_ETHINT_NAMELEN) == 0) {
 241             return iface;
 242         }
 243     }
 244
 245     return NULL;
 246 }
 247
 248
 249 static int
 250 palacios_packet_connect(struct v3_packet * packet,
 251                         const char * host_nic,
 252                         void * host_vm_data) {
 253     struct raw_interface * iface;
 254     unsigned long flags;
 255
 256     palacios_spinlock_lock_irqsave(&(packet_state.lock), flags);
 257     iface = find_interface(host_nic);
 258     palacios_spinlock_unlock_irqrestore(&(packet_state.lock),flags);
 259
 260     if(iface == NULL){
 261         iface = (struct raw_interface *)palacios_alloc(sizeof(struct raw_interface));
 262         if (!iface) {
 263             ERROR("Palacios Packet Interface: Fails to allocate interface\n");
 264             return -1;
 265         }
 266         if(init_raw_interface(iface, host_nic) != 0) {
 267             ERROR("Palacios Packet Interface: Fails to initiate an raw interface on device %s\n", host_nic);
 268             palacios_free(iface);
 269             return -1;
 270         }
 271         palacios_spinlock_lock_irqsave(&(packet_state.lock), flags);
 272         list_add(&(iface->node), &(packet_state.open_interfaces));
 273         palacios_spinlock_unlock_irqrestore(&(packet_state.lock),flags);
 274     }
 275
 276     packet->host_packet_data = iface;
 277
 278     list_add(&(packet->node), &(iface->brdcast_recvers));
 279     palacios_htable_insert(iface->mac_to_recver,
 280                            (addr_t)packet->dev_mac,
 281                            (addr_t)packet);
 282
 283     INFO("Packet: Add Receiver MAC to ethernet device %s: %2x:%2x:%2x:%2x:%2x:%2x\n",
 284            iface->eth_dev,
 285            packet->dev_mac[0], packet->dev_mac[1],
 286            packet->dev_mac[2], packet->dev_mac[3],
 287            packet->dev_mac[4], packet->dev_mac[5]);
 288
 289     return 0;
 290 }
 291
 292 static int
 293 palacios_packet_send(struct v3_packet * packet,
 294                      unsigned char * pkt,
 295                      unsigned int len) {
 296     struct raw_interface * iface = (struct raw_interface *)packet->host_packet_data;
 297     struct msghdr msg;
 298     struct iovec iov;
 299     mm_segment_t oldfs;
 300     int size = 0;
 301
 302     if(iface->inited == 0 ||
 303        iface->raw_sock == NULL){
 304         ERROR("Palacios Packet Interface: Send fails due to inapproriate interface\n");
 305         return -1;
 306     }
 307
 308     iov.iov_base = (void *)pkt;
 309     iov.iov_len = (__kernel_size_t)len;
 310
 311     msg.msg_iov = &iov;
 312     msg.msg_iovlen = 1;
 313     msg.msg_control = NULL;
 314     msg.msg_controllen = 0;
 315     msg.msg_name = NULL;
 316     msg.msg_namelen = 0;
 317     msg.msg_flags = 0;
 318
 319     oldfs = get_fs();
 320     set_fs(KERNEL_DS);
 321     size = sock_sendmsg(iface->raw_sock, &msg, len);
 322     set_fs(oldfs);
 323
 324     return size;
 325 }
 326
 327
 328 static void
 329 palacios_packet_close(struct v3_packet * packet) {
 330     struct raw_interface * iface = (struct raw_interface *)packet->host_packet_data;
 331
 332     list_del(&(packet->node));
 333     palacios_htable_remove(iface->mac_to_recver, (addr_t)(packet->dev_mac), 0);
 334
 335     packet->host_packet_data = NULL;
 336 }
 337
 338
 339 static struct v3_packet_hooks palacios_packet_hooks = {
 340     .connect = palacios_packet_connect,
 341     .send = palacios_packet_send,
 342     .close = palacios_packet_close,
 343 };
 344
 345 static int packet_init( void ) {
 346     V3_Init_Packet(&palacios_packet_hooks);
 347
 348     memset(&packet_state, 0, sizeof(struct palacios_packet_state));
 349     palacios_spinlock_init(&(packet_state.lock));
 350     INIT_LIST_HEAD(&(packet_state.open_interfaces));
 351
 352     // REGISTER GLOBAL CONTROL to add interfaces...
 353
 354     return 0;
 355 }
 356
 357 static int packet_deinit( void ) {
 358     struct raw_interface * iface, * tmp;
 359
 360     list_for_each_entry_safe(iface, tmp, &(packet_state.open_interfaces), node) {
 361         deinit_raw_interface(iface);
 362         palacios_free(iface);
 363     }
 364
 365     palacios_spinlock_deinit(&(packet_state.lock));
 366
 367     return 0;
 368 }
 369
 370 static struct linux_ext pkt_ext = {
 371     .name = "PACKET_INTERFACE",
 372     .init = packet_init,
 373     .deinit = packet_deinit,
 374     .guest_init = NULL,
 375     .guest_deinit = NULL
 376 };
 377
 378
 379 register_extension(&pkt_ext);