datapath: Add casts for direct freeing of RCU data.
[openvswitch] / datapath / flow.c
1 /*
2  * Distributed under the terms of the GNU GPL version 2.
3  * Copyright (c) 2007, 2008, 2009, 2010 Nicira Networks.
4  *
5  * Significant portions of this file may be copied from parts of the Linux
6  * kernel, by Linus Torvalds and others.
7  */
8
9 #include "flow.h"
10 #include "datapath.h"
11 #include <linux/netdevice.h>
12 #include <linux/etherdevice.h>
13 #include <linux/if_ether.h>
14 #include <linux/if_vlan.h>
15 #include <net/llc_pdu.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/jhash.h>
18 #include <linux/jiffies.h>
19 #include <linux/llc.h>
20 #include <linux/module.h>
21 #include <linux/in.h>
22 #include <linux/rcupdate.h>
23 #include <linux/if_arp.h>
24 #include <linux/if_ether.h>
25 #include <linux/ip.h>
26 #include <linux/tcp.h>
27 #include <linux/udp.h>
28 #include <linux/icmp.h>
29 #include <net/inet_ecn.h>
30 #include <net/ip.h>
31
32 #include "compat.h"
33
34 static struct kmem_cache *flow_cache;
35 static unsigned int hash_seed __read_mostly;
36
37 static inline bool arphdr_ok(struct sk_buff *skb)
38 {
39         return skb->len >= skb_network_offset(skb) + sizeof(struct arp_eth_header);
40 }
41
42 static inline int check_iphdr(struct sk_buff *skb)
43 {
44         unsigned int nh_ofs = skb_network_offset(skb);
45         unsigned int ip_len;
46
47         if (skb->len < nh_ofs + sizeof(struct iphdr))
48                 return -EINVAL;
49
50         ip_len = ip_hdrlen(skb);
51         if (ip_len < sizeof(struct iphdr) || skb->len < nh_ofs + ip_len)
52                 return -EINVAL;
53
54         /*
55          * Pull enough header bytes to account for the IP header plus the
56          * longest transport header that we parse, currently 20 bytes for TCP.
57          */
58         if (!pskb_may_pull(skb, min(nh_ofs + ip_len + 20, skb->len)))
59                 return -ENOMEM;
60
61         skb_set_transport_header(skb, nh_ofs + ip_len);
62         return 0;
63 }
64
65 static inline bool tcphdr_ok(struct sk_buff *skb)
66 {
67         int th_ofs = skb_transport_offset(skb);
68         if (skb->len >= th_ofs + sizeof(struct tcphdr)) {
69                 int tcp_len = tcp_hdrlen(skb);
70                 return (tcp_len >= sizeof(struct tcphdr)
71                         && skb->len >= th_ofs + tcp_len);
72         }
73         return false;
74 }
75
76 static inline bool udphdr_ok(struct sk_buff *skb)
77 {
78         return skb->len >= skb_transport_offset(skb) + sizeof(struct udphdr);
79 }
80
81 static inline bool icmphdr_ok(struct sk_buff *skb)
82 {
83         return skb->len >= skb_transport_offset(skb) + sizeof(struct icmphdr);
84 }
85
86 #define TCP_FLAGS_OFFSET 13
87 #define TCP_FLAG_MASK 0x3f
88
89 void flow_used(struct sw_flow *flow, struct sk_buff *skb)
90 {
91         u8 tcp_flags = 0;
92
93         if (flow->key.dl_type == htons(ETH_P_IP) &&
94             flow->key.nw_proto == IPPROTO_TCP) {
95                 u8 *tcp = (u8 *)tcp_hdr(skb);
96                 tcp_flags = *(tcp + TCP_FLAGS_OFFSET) & TCP_FLAG_MASK;
97         }
98
99         spin_lock_bh(&flow->lock);
100         flow->used = jiffies;
101         flow->packet_count++;
102         flow->byte_count += skb->len;
103         flow->tcp_flags |= tcp_flags;
104         spin_unlock_bh(&flow->lock);
105 }
106
107 struct sw_flow_actions *flow_actions_alloc(u32 actions_len)
108 {
109         struct sw_flow_actions *sfa;
110
111         if (actions_len % NLA_ALIGNTO)
112                 return ERR_PTR(-EINVAL);
113
114         /* At least DP_MAX_PORTS actions are required to be able to flood a
115          * packet to every port.  Factor of 2 allows for setting VLAN tags,
116          * etc. */
117         if (actions_len > 2 * DP_MAX_PORTS * nla_total_size(4))
118                 return ERR_PTR(-EINVAL);
119
120         sfa = kmalloc(sizeof *sfa + actions_len, GFP_KERNEL);
121         if (!sfa)
122                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
123
124         sfa->actions_len = actions_len;
125         return sfa;
126 }
127
128 struct sw_flow *flow_alloc(void)
129 {
130         struct sw_flow *flow;
131
132         flow = kmem_cache_alloc(flow_cache, GFP_KERNEL);
133         if (!flow)
134                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
135
136         spin_lock_init(&flow->lock);
137         atomic_set(&flow->refcnt, 1);
138         flow->dead = false;
139
140         return flow;
141 }
142
143 void flow_free_tbl(struct tbl_node *node)
144 {
145         struct sw_flow *flow = flow_cast(node);
146
147         flow->dead = true;
148         flow_put(flow);
149 }
150
151 /* RCU callback used by flow_deferred_free. */
152 static void rcu_free_flow_callback(struct rcu_head *rcu)
153 {
154         struct sw_flow *flow = container_of(rcu, struct sw_flow, rcu);
155
156         flow->dead = true;
157         flow_put(flow);
158 }
159
160 /* Schedules 'flow' to be freed after the next RCU grace period.
161  * The caller must hold rcu_read_lock for this to be sensible. */
162 void flow_deferred_free(struct sw_flow *flow)
163 {
164         call_rcu(&flow->rcu, rcu_free_flow_callback);
165 }
166
167 void flow_hold(struct sw_flow *flow)
168 {
169         atomic_inc(&flow->refcnt);
170 }
171
172 void flow_put(struct sw_flow *flow)
173 {
174         if (unlikely(!flow))
175                 return;
176
177         if (atomic_dec_and_test(&flow->refcnt)) {
178                 kfree((struct sf_flow_acts __force *)flow->sf_acts);
179                 kmem_cache_free(flow_cache, flow);
180         }
181 }
182
183 /* RCU callback used by flow_deferred_free_acts. */
184 static void rcu_free_acts_callback(struct rcu_head *rcu)
185 {
186         struct sw_flow_actions *sf_acts = container_of(rcu,
187                         struct sw_flow_actions, rcu);
188         kfree(sf_acts);
189 }
190
191 /* Schedules 'sf_acts' to be freed after the next RCU grace period.
192  * The caller must hold rcu_read_lock for this to be sensible. */
193 void flow_deferred_free_acts(struct sw_flow_actions *sf_acts)
194 {
195         call_rcu(&sf_acts->rcu, rcu_free_acts_callback);
196 }
197
198 static void parse_vlan(struct sk_buff *skb, struct odp_flow_key *key)
199 {
200         struct qtag_prefix {
201                 __be16 eth_type; /* ETH_P_8021Q */
202                 __be16 tci;
203         };
204         struct qtag_prefix *qp;
205
206         if (skb->len < sizeof(struct qtag_prefix) + sizeof(__be16))
207                 return;
208
209         qp = (struct qtag_prefix *) skb->data;
210         key->dl_tci = qp->tci | htons(ODP_TCI_PRESENT);
211         __skb_pull(skb, sizeof(struct qtag_prefix));
212 }
213
214 static __be16 parse_ethertype(struct sk_buff *skb)
215 {
216         struct llc_snap_hdr {
217                 u8  dsap;  /* Always 0xAA */
218                 u8  ssap;  /* Always 0xAA */
219                 u8  ctrl;
220                 u8  oui[3];
221                 __be16 ethertype;
222         };
223         struct llc_snap_hdr *llc;
224         __be16 proto;
225
226         proto = *(__be16 *) skb->data;
227         __skb_pull(skb, sizeof(__be16));
228
229         if (ntohs(proto) >= ODP_DL_TYPE_ETH2_CUTOFF)
230                 return proto;
231
232         if (unlikely(skb->len < sizeof(struct llc_snap_hdr)))
233                 return htons(ODP_DL_TYPE_NOT_ETH_TYPE);
234
235         llc = (struct llc_snap_hdr *) skb->data;
236         if (llc->dsap != LLC_SAP_SNAP ||
237             llc->ssap != LLC_SAP_SNAP ||
238             (llc->oui[0] | llc->oui[1] | llc->oui[2]) != 0)
239                 return htons(ODP_DL_TYPE_NOT_ETH_TYPE);
240
241         __skb_pull(skb, sizeof(struct llc_snap_hdr));
242         return llc->ethertype;
243 }
244
245 /**
246  * flow_extract - extracts a flow key from an Ethernet frame.
247  * @skb: sk_buff that contains the frame, with skb->data pointing to the
248  * Ethernet header
249  * @in_port: port number on which @skb was received.
250  * @key: output flow key
251  * @is_frag: set to 1 if @skb contains an IPv4 fragment, or to 0 if @skb does
252  * not contain an IPv4 packet or if it is not a fragment.
253  *
254  * The caller must ensure that skb->len >= ETH_HLEN.
255  *
256  * Returns 0 if successful, otherwise a negative errno value.
257  *
258  * Initializes @skb header pointers as follows:
259  *
260  *    - skb->mac_header: the Ethernet header.
261  *
262  *    - skb->network_header: just past the Ethernet header, or just past the
263  *      VLAN header, to the first byte of the Ethernet payload.
264  *
265  *    - skb->transport_header: If key->dl_type is ETH_P_IP on output, then just
266  *      past the IPv4 header, if one is present and of a correct length,
267  *      otherwise the same as skb->network_header.  For other key->dl_type
268  *      values it is left untouched.
269  */
270 int flow_extract(struct sk_buff *skb, u16 in_port, struct odp_flow_key *key,
271                  bool *is_frag)
272 {
273         struct ethhdr *eth;
274
275         memset(key, 0, sizeof *key);
276         key->tun_id = OVS_CB(skb)->tun_id;
277         key->in_port = in_port;
278         *is_frag = false;
279
280         /*
281          * We would really like to pull as many bytes as we could possibly
282          * want to parse into the linear data area.  Currently that is:
283          *
284          *    14     Ethernet header
285          *     4     VLAN header
286          *    60     max IP header with options
287          *    20     max TCP/UDP/ICMP header (don't care about options)
288          *    --
289          *    98
290          *
291          * But Xen only allocates 64 or 72 bytes for the linear data area in
292          * netback, which means that we would reallocate and copy the skb's
293          * linear data on every packet if we did that.  So instead just pull 64
294          * bytes, which is always sufficient without IP options, and then check
295          * whether we need to pull more later when we look at the IP header.
296          */
297         if (!pskb_may_pull(skb, min(skb->len, 64u)))
298                 return -ENOMEM;
299
300         skb_reset_mac_header(skb);
301
302         /* Link layer. */
303         eth = eth_hdr(skb);
304         memcpy(key->dl_src, eth->h_source, ETH_ALEN);
305         memcpy(key->dl_dst, eth->h_dest, ETH_ALEN);
306
307         /* dl_type, dl_vlan, dl_vlan_pcp. */
308         __skb_pull(skb, 2 * ETH_ALEN);
309         if (eth->h_proto == htons(ETH_P_8021Q))
310                 parse_vlan(skb, key);
311         key->dl_type = parse_ethertype(skb);
312         skb_reset_network_header(skb);
313         __skb_push(skb, skb->data - (unsigned char *)eth);
314
315         /* Network layer. */
316         if (key->dl_type == htons(ETH_P_IP)) {
317                 struct iphdr *nh;
318                 int error;
319
320                 error = check_iphdr(skb);
321                 if (unlikely(error)) {
322                         if (error == -EINVAL) {
323                                 skb->transport_header = skb->network_header;
324                                 return 0;
325                         }
326                         return error;
327                 }
328
329                 nh = ip_hdr(skb);
330                 key->nw_src = nh->saddr;
331                 key->nw_dst = nh->daddr;
332                 key->nw_tos = nh->tos & ~INET_ECN_MASK;
333                 key->nw_proto = nh->protocol;
334
335                 /* Transport layer. */
336                 if (!(nh->frag_off & htons(IP_MF | IP_OFFSET))) {
337                         if (key->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
338                                 if (tcphdr_ok(skb)) {
339                                         struct tcphdr *tcp = tcp_hdr(skb);
340                                         key->tp_src = tcp->source;
341                                         key->tp_dst = tcp->dest;
342                                 }
343                         } else if (key->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
344                                 if (udphdr_ok(skb)) {
345                                         struct udphdr *udp = udp_hdr(skb);
346                                         key->tp_src = udp->source;
347                                         key->tp_dst = udp->dest;
348                                 }
349                         } else if (key->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
350                                 if (icmphdr_ok(skb)) {
351                                         struct icmphdr *icmp = icmp_hdr(skb);
352                                         /* The ICMP type and code fields use the 16-bit
353                                          * transport port fields, so we need to store them
354                                          * in 16-bit network byte order. */
355                                         key->tp_src = htons(icmp->type);
356                                         key->tp_dst = htons(icmp->code);
357                                 }
358                         }
359                 } else
360                         *is_frag = true;
361
362         } else if (key->dl_type == htons(ETH_P_ARP) && arphdr_ok(skb)) {
363                 struct arp_eth_header *arp;
364
365                 arp = (struct arp_eth_header *)skb_network_header(skb);
366
367                 if (arp->ar_hrd == htons(ARPHRD_ETHER)
368                                 && arp->ar_pro == htons(ETH_P_IP)
369                                 && arp->ar_hln == ETH_ALEN
370                                 && arp->ar_pln == 4) {
371
372                         /* We only match on the lower 8 bits of the opcode. */
373                         if (ntohs(arp->ar_op) <= 0xff)
374                                 key->nw_proto = ntohs(arp->ar_op);
375
376                         if (key->nw_proto == ARPOP_REQUEST
377                                         || key->nw_proto == ARPOP_REPLY) {
378                                 memcpy(&key->nw_src, arp->ar_sip, sizeof(key->nw_src));
379                                 memcpy(&key->nw_dst, arp->ar_tip, sizeof(key->nw_dst));
380                         }
381                 }
382         }
383         return 0;
384 }
385
386 u32 flow_hash(const struct odp_flow_key *key)
387 {
388         return jhash2((u32*)key, sizeof *key / sizeof(u32), hash_seed);
389 }
390
391 int flow_cmp(const struct tbl_node *node, void *key2_)
392 {
393         const struct odp_flow_key *key1 = &flow_cast(node)->key;
394         const struct odp_flow_key *key2 = key2_;
395
396         return !memcmp(key1, key2, sizeof(struct odp_flow_key));
397 }
398
399 /* Initializes the flow module.
400  * Returns zero if successful or a negative error code. */
401 int flow_init(void)
402 {
403         flow_cache = kmem_cache_create("sw_flow", sizeof(struct sw_flow), 0,
404                                         0, NULL);
405         if (flow_cache == NULL)
406                 return -ENOMEM;
407
408         get_random_bytes(&hash_seed, sizeof hash_seed);
409
410         return 0;
411 }
412
413 /* Uninitializes the flow module. */
414 void flow_exit(void)
415 {
416         kmem_cache_destroy(flow_cache);
417 }