ipsec gre: Don't cache bad ovs-monitor-ipsec pid values.
[openvswitch] / lib / netlink-socket.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 Nicira, Inc.
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 uint32_t nl_sock_allocate_seq(struct nl_sock *, unsigned int n);
58 static void log_nlmsg(const char *function, int error,
59                       const void *message, size_t size, int protocol);
60 \f
61 /* Netlink sockets. */
62
63 struct nl_sock
64 {
65     int fd;
66     uint32_t next_seq;
67     uint32_t pid;
68     int protocol;
69     struct nl_dump *dump;
70     unsigned int rcvbuf;        /* Receive buffer size (SO_RCVBUF). */
71 };
72
73 /* Compile-time limit on iovecs, so that we can allocate a maximum-size array
74  * of iovecs on the stack. */
75 #define MAX_IOVS 128
76
77 /* Maximum number of iovecs that may be passed to sendmsg, capped at a
78  * minimum of _XOPEN_IOV_MAX (16) and a maximum of MAX_IOVS.
79  *
80  * Initialized by nl_sock_create(). */
81 static int max_iovs;
82
83 static int nl_sock_cow__(struct nl_sock *);
84
85 /* Creates a new netlink socket for the given netlink 'protocol'
86  * (NETLINK_ROUTE, NETLINK_GENERIC, ...).  Returns 0 and sets '*sockp' to the
87  * new socket if successful, otherwise returns a positive errno value.  */
88 int
89 nl_sock_create(int protocol, struct nl_sock **sockp)
90 {
91     struct nl_sock *sock;
92     struct sockaddr_nl local, remote;
93     socklen_t local_size;
94     int rcvbuf;
95     int retval = 0;
96
97     if (!max_iovs) {
98         int save_errno = errno;
99         errno = 0;
100
101         max_iovs = sysconf(_SC_UIO_MAXIOV);
102         if (max_iovs < _XOPEN_IOV_MAX) {
103             if (max_iovs == -1 && errno) {
104                 VLOG_WARN("sysconf(_SC_UIO_MAXIOV): %s", strerror(errno));
105             }
106             max_iovs = _XOPEN_IOV_MAX;
107         } else if (max_iovs > MAX_IOVS) {
108             max_iovs = MAX_IOVS;
109         }
110
111         errno = save_errno;
112     }
113
114     *sockp = NULL;
115     sock = malloc(sizeof *sock);
116     if (sock == NULL) {
117         return ENOMEM;
118     }
119
120     sock->fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, protocol);
121     if (sock->fd < 0) {
122         VLOG_ERR("fcntl: %s", strerror(errno));
123         goto error;
124     }
125     sock->protocol = protocol;
126     sock->dump = NULL;
127     sock->next_seq = 1;
128
129     rcvbuf = 1024 * 1024;
130     if (setsockopt(sock->fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUFFORCE,
131                    &rcvbuf, sizeof rcvbuf)) {
132         VLOG_WARN_RL(&rl, "setting %d-byte socket receive buffer failed (%s)",
133                      rcvbuf, strerror(errno));
134     }
135
136     retval = get_socket_rcvbuf(sock->fd);
137     if (retval < 0) {
138         retval = -retval;
139         goto error;
140     }
141     sock->rcvbuf = retval;
142
143     /* Connect to kernel (pid 0) as remote address. */
144     memset(&remote, 0, sizeof remote);
145     remote.nl_family = AF_NETLINK;
146     remote.nl_pid = 0;
147     if (connect(sock->fd, (struct sockaddr *) &remote, sizeof remote) < 0) {
148         VLOG_ERR("connect(0): %s", strerror(errno));
149         goto error;
150     }
151
152     /* Obtain pid assigned by kernel. */
153     local_size = sizeof local;
154     if (getsockname(sock->fd, (struct sockaddr *) &local, &local_size) < 0) {
155         VLOG_ERR("getsockname: %s", strerror(errno));
156         goto error;
157     }
158     if (local_size < sizeof local || local.nl_family != AF_NETLINK) {
159         VLOG_ERR("getsockname returned bad Netlink name");
160         retval = EINVAL;
161         goto error;
162     }
163     sock->pid = local.nl_pid;
164
165     *sockp = sock;
166     return 0;
167
168 error:
169     if (retval == 0) {
170         retval = errno;
171         if (retval == 0) {
172             retval = EINVAL;
173         }
174     }
175     if (sock->fd >= 0) {
176         close(sock->fd);
177     }
178     free(sock);
179     return retval;
180 }
181
182 /* Creates a new netlink socket for the same protocol as 'src'.  Returns 0 and
183  * sets '*sockp' to the new socket if successful, otherwise returns a positive
184  * errno value.  */
185 int
186 nl_sock_clone(const struct nl_sock *src, struct nl_sock **sockp)
187 {
188     return nl_sock_create(src->protocol, sockp);
189 }
190
191 /* Destroys netlink socket 'sock'. */
192 void
193 nl_sock_destroy(struct nl_sock *sock)
194 {
195     if (sock) {
196         if (sock->dump) {
197             sock->dump = NULL;
198         } else {
199             close(sock->fd);
200             free(sock);
201         }
202     }
203 }
204
205 /* Tries to add 'sock' as a listener for 'multicast_group'.  Returns 0 if
206  * successful, otherwise a positive errno value.
207  *
208  * A socket that is subscribed to a multicast group that receives asynchronous
209  * notifications must not be used for Netlink transactions or dumps, because
210  * transactions and dumps can cause notifications to be lost.
211  *
212  * Multicast group numbers are always positive.
213  *
214  * It is not an error to attempt to join a multicast group to which a socket
215  * already belongs. */
216 int
217 nl_sock_join_mcgroup(struct nl_sock *sock, unsigned int multicast_group)
218 {
219     int error = nl_sock_cow__(sock);
220     if (error) {
221         return error;
222     }
223     if (setsockopt(sock->fd, SOL_NETLINK, NETLINK_ADD_MEMBERSHIP,
224                    &multicast_group, sizeof multicast_group) < 0) {
225         VLOG_WARN("could not join multicast group %u (%s)",
226                   multicast_group, strerror(errno));
227         return errno;
228     }
229     return 0;
230 }
231
232 /* Tries to make 'sock' stop listening to 'multicast_group'.  Returns 0 if
233  * successful, otherwise a positive errno value.
234  *
235  * Multicast group numbers are always positive.
236  *
237  * It is not an error to attempt to leave a multicast group to which a socket
238  * does not belong.
239  *
240  * On success, reading from 'sock' will still return any messages that were
241  * received on 'multicast_group' before the group was left. */
242 int
243 nl_sock_leave_mcgroup(struct nl_sock *sock, unsigned int multicast_group)
244 {
245     assert(!sock->dump);
246     if (setsockopt(sock->fd, SOL_NETLINK, NETLINK_DROP_MEMBERSHIP,
247                    &multicast_group, sizeof multicast_group) < 0) {
248         VLOG_WARN("could not leave multicast group %u (%s)",
249                   multicast_group, strerror(errno));
250         return errno;
251     }
252     return 0;
253 }
254
255 static int
256 nl_sock_send__(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *msg,
257                uint32_t nlmsg_seq, bool wait)
258 {
259     struct nlmsghdr *nlmsg = nl_msg_nlmsghdr(msg);
260     int error;
261
262     nlmsg->nlmsg_len = msg->size;
263     nlmsg->nlmsg_seq = nlmsg_seq;
264     nlmsg->nlmsg_pid = sock->pid;
265     do {
266         int retval;
267         retval = send(sock->fd, msg->data, msg->size, wait ? 0 : MSG_DONTWAIT);
268         error = retval < 0 ? errno : 0;
269     } while (error == EINTR);
270     log_nlmsg(__func__, error, msg->data, msg->size, sock->protocol);
271     if (!error) {
272         COVERAGE_INC(netlink_sent);
273     }
274     return error;
275 }
276
277 /* Tries to send 'msg', which must contain a Netlink message, to the kernel on
278  * 'sock'.  nlmsg_len in 'msg' will be finalized to match msg->size, nlmsg_pid
279  * will be set to 'sock''s pid, and nlmsg_seq will be initialized to a fresh
280  * sequence number, before the message is sent.
281  *
282  * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.  If
283  * 'wait' is true, then the send will wait until buffer space is ready;
284  * otherwise, returns EAGAIN if the 'sock' send buffer is full. */
285 int
286 nl_sock_send(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *msg, bool wait)
287 {
288     return nl_sock_send_seq(sock, msg, nl_sock_allocate_seq(sock, 1), wait);
289 }
290
291 /* Tries to send 'msg', which must contain a Netlink message, to the kernel on
292  * 'sock'.  nlmsg_len in 'msg' will be finalized to match msg->size, nlmsg_pid
293  * will be set to 'sock''s pid, and nlmsg_seq will be initialized to
294  * 'nlmsg_seq', before the message is sent.
295  *
296  * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.  If
297  * 'wait' is true, then the send will wait until buffer space is ready;
298  * otherwise, returns EAGAIN if the 'sock' send buffer is full.
299  *
300  * This function is suitable for sending a reply to a request that was received
301  * with sequence number 'nlmsg_seq'.  Otherwise, use nl_sock_send() instead. */
302 int
303 nl_sock_send_seq(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *msg,
304                  uint32_t nlmsg_seq, bool wait)
305 {
306     int error = nl_sock_cow__(sock);
307     if (error) {
308         return error;
309     }
310     return nl_sock_send__(sock, msg, nlmsg_seq, wait);
311 }
312
313 /* This stress option is useful for testing that OVS properly tolerates
314  * -ENOBUFS on NetLink sockets.  Such errors are unavoidable because they can
315  * occur if the kernel cannot temporarily allocate enough GFP_ATOMIC memory to
316  * reply to a request.  They can also occur if messages arrive on a multicast
317  * channel faster than OVS can process them. */
318 STRESS_OPTION(
319     netlink_overflow, "simulate netlink socket receive buffer overflow",
320     5, 1, -1, 100);
321
322 static int
323 nl_sock_recv__(struct nl_sock *sock, struct ofpbuf *buf, bool wait)
324 {
325     /* We can't accurately predict the size of the data to be received.  The
326      * caller is supposed to have allocated enough space in 'buf' to handle the
327      * "typical" case.  To handle exceptions, we make available enough space in
328      * 'tail' to allow Netlink messages to be up to 64 kB long (a reasonable
329      * figure since that's the maximum length of a Netlink attribute). */
330     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
331     uint8_t tail[65536];
332     struct iovec iov[2];
333     struct msghdr msg;
334     ssize_t retval;
335
336     assert(buf->allocated >= sizeof *nlmsghdr);
337     ofpbuf_clear(buf);
338
339     iov[0].iov_base = buf->base;
340     iov[0].iov_len = buf->allocated;
341     iov[1].iov_base = tail;
342     iov[1].iov_len = sizeof tail;
343
344     memset(&msg, 0, sizeof msg);
345     msg.msg_iov = iov;
346     msg.msg_iovlen = 2;
347
348     do {
349         retval = recvmsg(sock->fd, &msg, wait ? 0 : MSG_DONTWAIT);
350     } while (retval < 0 && errno == EINTR);
351
352     if (retval < 0) {
353         int error = errno;
354         if (error == ENOBUFS) {
355             /* Socket receive buffer overflow dropped one or more messages that
356              * the kernel tried to send to us. */
357             COVERAGE_INC(netlink_overflow);
358         }
359         return error;
360     }
361
362     if (msg.msg_flags & MSG_TRUNC) {
363         VLOG_ERR_RL(&rl, "truncated message (longer than %zu bytes)",
364                     sizeof tail);
365         return E2BIG;
366     }
367
368     nlmsghdr = buf->data;
369     if (retval < sizeof *nlmsghdr
370         || nlmsghdr->nlmsg_len < sizeof *nlmsghdr
371         || nlmsghdr->nlmsg_len > retval) {
372         VLOG_ERR_RL(&rl, "received invalid nlmsg (%zd bytes < %zu)",
373                     retval, sizeof *nlmsghdr);
374         return EPROTO;
375     }
376
377     if (STRESS(netlink_overflow)) {
378         return ENOBUFS;
379     }
380
381     buf->size = MIN(retval, buf->allocated);
382     if (retval > buf->allocated) {
383         COVERAGE_INC(netlink_recv_jumbo);
384         ofpbuf_put(buf, tail, retval - buf->allocated);
385     }
386
387     log_nlmsg(__func__, 0, buf->data, buf->size, sock->protocol);
388     COVERAGE_INC(netlink_received);
389
390     return 0;
391 }
392
393 /* Tries to receive a Netlink message from the kernel on 'sock' into 'buf'.  If
394  * 'wait' is true, waits for a message to be ready.  Otherwise, fails with
395  * EAGAIN if the 'sock' receive buffer is empty.
396  *
397  * The caller must have initialized 'buf' with an allocation of at least
398  * NLMSG_HDRLEN bytes.  For best performance, the caller should allocate enough
399  * space for a "typical" message.
400  *
401  * On success, returns 0 and replaces 'buf''s previous content by the received
402  * message.  This function expands 'buf''s allocated memory, as necessary, to
403  * hold the actual size of the received message.
404  *
405  * On failure, returns a positive errno value and clears 'buf' to zero length.
406  * 'buf' retains its previous memory allocation.
407  *
408  * Regardless of success or failure, this function resets 'buf''s headroom to
409  * 0. */
410 int
411 nl_sock_recv(struct nl_sock *sock, struct ofpbuf *buf, bool wait)
412 {
413     int error = nl_sock_cow__(sock);
414     if (error) {
415         return error;
416     }
417     return nl_sock_recv__(sock, buf, wait);
418 }
419
420 static void
421 nl_sock_record_errors__(struct nl_transaction **transactions, size_t n,
422                         int error)
423 {
424     size_t i;
425
426     for (i = 0; i < n; i++) {
427         struct nl_transaction *txn = transactions[i];
428
429         txn->error = error;
430         if (txn->reply) {
431             ofpbuf_clear(txn->reply);
432         }
433     }
434 }
435
436 static int
437 nl_sock_transact_multiple__(struct nl_sock *sock,
438                             struct nl_transaction **transactions, size_t n,
439                             size_t *done)
440 {
441     uint64_t tmp_reply_stub[1024 / 8];
442     struct nl_transaction tmp_txn;
443     struct ofpbuf tmp_reply;
444
445     uint32_t base_seq;
446     struct iovec iovs[MAX_IOVS];
447     struct msghdr msg;
448     int error;
449     int i;
450
451     base_seq = nl_sock_allocate_seq(sock, n);
452     *done = 0;
453     for (i = 0; i < n; i++) {
454         struct nl_transaction *txn = transactions[i];
455         struct nlmsghdr *nlmsg = nl_msg_nlmsghdr(txn->request);
456
457         nlmsg->nlmsg_len = txn->request->size;
458         nlmsg->nlmsg_seq = base_seq + i;
459         nlmsg->nlmsg_pid = sock->pid;
460
461         iovs[i].iov_base = txn->request->data;
462         iovs[i].iov_len = txn->request->size;
463     }
464
465     memset(&msg, 0, sizeof msg);
466     msg.msg_iov = iovs;
467     msg.msg_iovlen = n;
468     do {
469         error = sendmsg(sock->fd, &msg, 0) < 0 ? errno : 0;
470     } while (error == EINTR);
471
472     for (i = 0; i < n; i++) {
473         struct nl_transaction *txn = transactions[i];
474
475         log_nlmsg(__func__, error, txn->request->data, txn->request->size,
476                   sock->protocol);
477     }
478     if (!error) {
479         COVERAGE_ADD(netlink_sent, n);
480     }
481
482     if (error) {
483         return error;
484     }
485
486     ofpbuf_use_stub(&tmp_reply, tmp_reply_stub, sizeof tmp_reply_stub);
487     tmp_txn.request = NULL;
488     tmp_txn.reply = &tmp_reply;
489     tmp_txn.error = 0;
490     while (n > 0) {
491         struct nl_transaction *buf_txn, *txn;
492         uint32_t seq;
493
494         /* Find a transaction whose buffer we can use for receiving a reply.
495          * If no such transaction is left, use tmp_txn. */
496         buf_txn = &tmp_txn;
497         for (i = 0; i < n; i++) {
498             if (transactions[i]->reply) {
499                 buf_txn = transactions[i];
500                 break;
501             }
502         }
503
504         /* Receive a reply. */
505         error = nl_sock_recv__(sock, buf_txn->reply, false);
506         if (error) {
507             if (error == EAGAIN) {
508                 nl_sock_record_errors__(transactions, n, 0);
509                 *done += n;
510                 error = 0;
511             }
512             break;
513         }
514
515         /* Match the reply up with a transaction. */
516         seq = nl_msg_nlmsghdr(buf_txn->reply)->nlmsg_seq;
517         if (seq < base_seq || seq >= base_seq + n) {
518             VLOG_DBG_RL(&rl, "ignoring unexpected seq %#"PRIx32, seq);
519             continue;
520         }
521         i = seq - base_seq;
522         txn = transactions[i];
523
524         /* Fill in the results for 'txn'. */
525         if (nl_msg_nlmsgerr(buf_txn->reply, &txn->error)) {
526             if (txn->reply) {
527                 ofpbuf_clear(txn->reply);
528             }
529             if (txn->error) {
530                 VLOG_DBG_RL(&rl, "received NAK error=%d (%s)",
531                             error, strerror(txn->error));
532             }
533         } else {
534             txn->error = 0;
535             if (txn->reply && txn != buf_txn) {
536                 /* Swap buffers. */
537                 struct ofpbuf *reply = buf_txn->reply;
538                 buf_txn->reply = txn->reply;
539                 txn->reply = reply;
540             }
541         }
542
543         /* Fill in the results for transactions before 'txn'.  (We have to do
544          * this after the results for 'txn' itself because of the buffer swap
545          * above.) */
546         nl_sock_record_errors__(transactions, i, 0);
547
548         /* Advance. */
549         *done += i + 1;
550         transactions += i + 1;
551         n -= i + 1;
552         base_seq += i + 1;
553     }
554     ofpbuf_uninit(&tmp_reply);
555
556     return error;
557 }
558
559 /* Sends the 'request' member of the 'n' transactions in 'transactions' on
560  * 'sock', in order, and receives responses to all of them.  Fills in the
561  * 'error' member of each transaction with 0 if it was successful, otherwise
562  * with a positive errno value.  If 'reply' is nonnull, then it will be filled
563  * with the reply if the message receives a detailed reply.  In other cases,
564  * i.e. where the request failed or had no reply beyond an indication of
565  * success, 'reply' will be cleared if it is nonnull.
566  *
567  * The caller is responsible for destroying each request and reply, and the
568  * transactions array itself.
569  *
570  * Before sending each message, this function will finalize nlmsg_len in each
571  * 'request' to match the ofpbuf's size,  set nlmsg_pid to 'sock''s pid, and
572  * initialize nlmsg_seq.
573  *
574  * Bare Netlink is an unreliable transport protocol.  This function layers
575  * reliable delivery and reply semantics on top of bare Netlink.  See
576  * nl_sock_transact() for some caveats.
577  */
578 void
579 nl_sock_transact_multiple(struct nl_sock *sock,
580                           struct nl_transaction **transactions, size_t n)
581 {
582     int max_batch_count;
583     int error;
584
585     if (!n) {
586         return;
587     }
588
589     error = nl_sock_cow__(sock);
590     if (error) {
591         nl_sock_record_errors__(transactions, n, error);
592         return;
593     }
594
595     /* In theory, every request could have a 64 kB reply.  But the default and
596      * maximum socket rcvbuf size with typical Dom0 memory sizes both tend to
597      * be a bit below 128 kB, so that would only allow a single message in a
598      * "batch".  So we assume that replies average (at most) 4 kB, which allows
599      * a good deal of batching.
600      *
601      * In practice, most of the requests that we batch either have no reply at
602      * all or a brief reply. */
603     max_batch_count = MAX(sock->rcvbuf / 4096, 1);
604     max_batch_count = MIN(max_batch_count, max_iovs);
605
606     while (n > 0) {
607         size_t count, bytes;
608         size_t done;
609
610         /* Batch up to 'max_batch_count' transactions.  But cap it at about a
611          * page of requests total because big skbuffs are expensive to
612          * allocate in the kernel.  */
613 #if defined(PAGESIZE)
614         enum { MAX_BATCH_BYTES = MAX(1, PAGESIZE - 512) };
615 #else
616         enum { MAX_BATCH_BYTES = 4096 - 512 };
617 #endif
618         bytes = transactions[0]->request->size;
619         for (count = 1; count < n && count < max_batch_count; count++) {
620             if (bytes + transactions[count]->request->size > MAX_BATCH_BYTES) {
621                 break;
622             }
623             bytes += transactions[count]->request->size;
624         }
625
626         error = nl_sock_transact_multiple__(sock, transactions, count, &done);
627         transactions += done;
628         n -= done;
629
630         if (error == ENOBUFS) {
631             VLOG_DBG_RL(&rl, "receive buffer overflow, resending request");
632         } else if (error) {
633             VLOG_ERR_RL(&rl, "transaction error (%s)", strerror(error));
634             nl_sock_record_errors__(transactions, n, error);
635         }
636     }
637 }
638
639 /* Sends 'request' to the kernel via 'sock' and waits for a response.  If
640  * successful, returns 0.  On failure, returns a positive errno value.
641  *
642  * If 'replyp' is nonnull, then on success '*replyp' is set to the kernel's
643  * reply, which the caller is responsible for freeing with ofpbuf_delete(), and
644  * on failure '*replyp' is set to NULL.  If 'replyp' is null, then the kernel's
645  * reply, if any, is discarded.
646  *
647  * Before the message is sent, nlmsg_len in 'request' will be finalized to
648  * match msg->size, nlmsg_pid will be set to 'sock''s pid, and nlmsg_seq will
649  * be initialized, NLM_F_ACK will be set in nlmsg_flags.
650  *
651  * The caller is responsible for destroying 'request'.
652  *
653  * Bare Netlink is an unreliable transport protocol.  This function layers
654  * reliable delivery and reply semantics on top of bare Netlink.
655  *
656  * In Netlink, sending a request to the kernel is reliable enough, because the
657  * kernel will tell us if the message cannot be queued (and we will in that
658  * case put it on the transmit queue and wait until it can be delivered).
659  *
660  * Receiving the reply is the real problem: if the socket buffer is full when
661  * the kernel tries to send the reply, the reply will be dropped.  However, the
662  * kernel sets a flag that a reply has been dropped.  The next call to recv
663  * then returns ENOBUFS.  We can then re-send the request.
664  *
665  * Caveats:
666  *
667  *      1. Netlink depends on sequence numbers to match up requests and
668  *         replies.  The sender of a request supplies a sequence number, and
669  *         the reply echos back that sequence number.
670  *
671  *         This is fine, but (1) some kernel netlink implementations are
672  *         broken, in that they fail to echo sequence numbers and (2) this
673  *         function will drop packets with non-matching sequence numbers, so
674  *         that only a single request can be usefully transacted at a time.
675  *
676  *      2. Resending the request causes it to be re-executed, so the request
677  *         needs to be idempotent.
678  */
679 int
680 nl_sock_transact(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *request,
681                  struct ofpbuf **replyp)
682 {
683     struct nl_transaction *transactionp;
684     struct nl_transaction transaction;
685
686     transaction.request = (struct ofpbuf *) request;
687     transaction.reply = replyp ? ofpbuf_new(1024) : NULL;
688     transactionp = &transaction;
689
690     nl_sock_transact_multiple(sock, &transactionp, 1);
691
692     if (replyp) {
693         if (transaction.error) {
694             ofpbuf_delete(transaction.reply);
695             *replyp = NULL;
696         } else {
697             *replyp = transaction.reply;
698         }
699     }
700
701     return transaction.error;
702 }
703
704 /* Drain all the messages currently in 'sock''s receive queue. */
705 int
706 nl_sock_drain(struct nl_sock *sock)
707 {
708     int error = nl_sock_cow__(sock);
709     if (error) {
710         return error;
711     }
712     return drain_rcvbuf(sock->fd);
713 }
714
715 /* The client is attempting some operation on 'sock'.  If 'sock' has an ongoing
716  * dump operation, then replace 'sock''s fd with a new socket and hand 'sock''s
717  * old fd over to the dump. */
718 static int
719 nl_sock_cow__(struct nl_sock *sock)
720 {
721     struct nl_sock *copy;
722     uint32_t tmp_pid;
723     int tmp_fd;
724     int error;
725
726     if (!sock->dump) {
727         return 0;
728     }
729
730     error = nl_sock_clone(sock, &copy);
731     if (error) {
732         return error;
733     }
734
735     tmp_fd = sock->fd;
736     sock->fd = copy->fd;
737     copy->fd = tmp_fd;
738
739     tmp_pid = sock->pid;
740     sock->pid = copy->pid;
741     copy->pid = tmp_pid;
742
743     sock->dump->sock = copy;
744     sock->dump = NULL;
745
746     return 0;
747 }
748
749 /* Starts a Netlink "dump" operation, by sending 'request' to the kernel via
750  * 'sock', and initializes 'dump' to reflect the state of the operation.
751  *
752  * nlmsg_len in 'msg' will be finalized to match msg->size, and nlmsg_pid will
753  * be set to 'sock''s pid, before the message is sent.  NLM_F_DUMP and
754  * NLM_F_ACK will be set in nlmsg_flags.
755  *
756  * This Netlink socket library is designed to ensure that the dump is reliable
757  * and that it will not interfere with other operations on 'sock', including
758  * destroying or sending and receiving messages on 'sock'.  One corner case is
759  * not handled:
760  *
761  *   - If 'sock' has been used to send a request (e.g. with nl_sock_send())
762  *     whose response has not yet been received (e.g. with nl_sock_recv()).
763  *     This is unusual: usually nl_sock_transact() is used to send a message
764  *     and receive its reply all in one go.
765  *
766  * This function provides no status indication.  An error status for the entire
767  * dump operation is provided when it is completed by calling nl_dump_done().
768  *
769  * The caller is responsible for destroying 'request'.
770  *
771  * The new 'dump' is independent of 'sock'.  'sock' and 'dump' may be destroyed
772  * in either order.
773  */
774 void
775 nl_dump_start(struct nl_dump *dump,
776               struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *request)
777 {
778     ofpbuf_init(&dump->buffer, 4096);
779     if (sock->dump) {
780         /* 'sock' already has an ongoing dump.  Clone the socket because
781          * Netlink only allows one dump at a time. */
782         dump->status = nl_sock_clone(sock, &dump->sock);
783         if (dump->status) {
784             return;
785         }
786     } else {
787         sock->dump = dump;
788         dump->sock = sock;
789         dump->status = 0;
790     }
791
792     nl_msg_nlmsghdr(request)->nlmsg_flags |= NLM_F_DUMP | NLM_F_ACK;
793     dump->status = nl_sock_send__(sock, request, nl_sock_allocate_seq(sock, 1),
794                                   true);
795     dump->seq = nl_msg_nlmsghdr(request)->nlmsg_seq;
796 }
797
798 /* Helper function for nl_dump_next(). */
799 static int
800 nl_dump_recv(struct nl_dump *dump)
801 {
802     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
803     int retval;
804
805     retval = nl_sock_recv__(dump->sock, &dump->buffer, true);
806     if (retval) {
807         return retval == EINTR ? EAGAIN : retval;
808     }
809
810     nlmsghdr = nl_msg_nlmsghdr(&dump->buffer);
811     if (dump->seq != nlmsghdr->nlmsg_seq) {
812         VLOG_DBG_RL(&rl, "ignoring seq %#"PRIx32" != expected %#"PRIx32,
813                     nlmsghdr->nlmsg_seq, dump->seq);
814         return EAGAIN;
815     }
816
817     if (nl_msg_nlmsgerr(&dump->buffer, &retval)) {
818         VLOG_INFO_RL(&rl, "netlink dump request error (%s)",
819                      strerror(retval));
820         return retval && retval != EAGAIN ? retval : EPROTO;
821     }
822
823     return 0;
824 }
825
826 /* Attempts to retrieve another reply from 'dump', which must have been
827  * initialized with nl_dump_start().
828  *
829  * If successful, returns true and points 'reply->data' and 'reply->size' to
830  * the message that was retrieved.  The caller must not modify 'reply' (because
831  * it points into the middle of a larger buffer).
832  *
833  * On failure, returns false and sets 'reply->data' to NULL and 'reply->size'
834  * to 0.  Failure might indicate an actual error or merely the end of replies.
835  * An error status for the entire dump operation is provided when it is
836  * completed by calling nl_dump_done().
837  */
838 bool
839 nl_dump_next(struct nl_dump *dump, struct ofpbuf *reply)
840 {
841     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
842
843     reply->data = NULL;
844     reply->size = 0;
845     if (dump->status) {
846         return false;
847     }
848
849     while (!dump->buffer.size) {
850         int retval = nl_dump_recv(dump);
851         if (retval) {
852             ofpbuf_clear(&dump->buffer);
853             if (retval != EAGAIN) {
854                 dump->status = retval;
855                 return false;
856             }
857         }
858     }
859
860     nlmsghdr = nl_msg_next(&dump->buffer, reply);
861     if (!nlmsghdr) {
862         VLOG_WARN_RL(&rl, "netlink dump reply contains message fragment");
863         dump->status = EPROTO;
864         return false;
865     } else if (nlmsghdr->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
866         dump->status = EOF;
867         return false;
868     }
869
870     return true;
871 }
872
873 /* Completes Netlink dump operation 'dump', which must have been initialized
874  * with nl_dump_start().  Returns 0 if the dump operation was error-free,
875  * otherwise a positive errno value describing the problem. */
876 int
877 nl_dump_done(struct nl_dump *dump)
878 {
879     /* Drain any remaining messages that the client didn't read.  Otherwise the
880      * kernel will continue to queue them up and waste buffer space. */
881     while (!dump->status) {
882         struct ofpbuf reply;
883         if (!nl_dump_next(dump, &reply)) {
884             assert(dump->status);
885         }
886     }
887
888     if (dump->sock) {
889         if (dump->sock->dump) {
890             dump->sock->dump = NULL;
891         } else {
892             nl_sock_destroy(dump->sock);
893         }
894     }
895     ofpbuf_uninit(&dump->buffer);
896     return dump->status == EOF ? 0 : dump->status;
897 }
898
899 /* Causes poll_block() to wake up when any of the specified 'events' (which is
900  * a OR'd combination of POLLIN, POLLOUT, etc.) occur on 'sock'. */
901 void
902 nl_sock_wait(const struct nl_sock *sock, short int events)
903 {
904     poll_fd_wait(sock->fd, events);
905 }
906
907 /* Returns the underlying fd for 'sock', for use in "poll()"-like operations
908  * that can't use nl_sock_wait().
909  *
910  * It's a little tricky to use the returned fd correctly, because nl_sock does
911  * "copy on write" to allow a single nl_sock to be used for notifications,
912  * transactions, and dumps.  If 'sock' is used only for notifications and
913  * transactions (and never for dump) then the usage is safe. */
914 int
915 nl_sock_fd(const struct nl_sock *sock)
916 {
917     return sock->fd;
918 }
919
920 /* Returns the PID associated with this socket. */
921 uint32_t
922 nl_sock_pid(const struct nl_sock *sock)
923 {
924     return sock->pid;
925 }
926 \f
927 /* Miscellaneous.  */
928
929 struct genl_family {
930     struct hmap_node hmap_node;
931     uint16_t id;
932     char *name;
933 };
934
935 static struct hmap genl_families = HMAP_INITIALIZER(&genl_families);
936
937 static const struct nl_policy family_policy[CTRL_ATTR_MAX + 1] = {
938     [CTRL_ATTR_FAMILY_ID] = {.type = NL_A_U16},
939     [CTRL_ATTR_MCAST_GROUPS] = {.type = NL_A_NESTED, .optional = true},
940 };
941
942 static struct genl_family *
943 find_genl_family_by_id(uint16_t id)
944 {
945     struct genl_family *family;
946
947     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (family, hmap_node, hash_int(id, 0),
948                              &genl_families) {
949         if (family->id == id) {
950             return family;
951         }
952     }
953     return NULL;
954 }
955
956 static void
957 define_genl_family(uint16_t id, const char *name)
958 {
959     struct genl_family *family = find_genl_family_by_id(id);
960
961     if (family) {
962         if (!strcmp(family->name, name)) {
963             return;
964         }
965         free(family->name);
966     } else {
967         family = xmalloc(sizeof *family);
968         family->id = id;
969         hmap_insert(&genl_families, &family->hmap_node, hash_int(id, 0));
970     }
971     family->name = xstrdup(name);
972 }
973
974 static const char *
975 genl_family_to_name(uint16_t id)
976 {
977     if (id == GENL_ID_CTRL) {
978         return "control";
979     } else {
980         struct genl_family *family = find_genl_family_by_id(id);
981         return family ? family->name : "unknown";
982     }
983 }
984
985 static int
986 do_lookup_genl_family(const char *name, struct nlattr **attrs,
987                       struct ofpbuf **replyp)
988 {
989     struct nl_sock *sock;
990     struct ofpbuf request, *reply;
991     int error;
992
993     *replyp = NULL;
994     error = nl_sock_create(NETLINK_GENERIC, &sock);
995     if (error) {
996         return error;
997     }
998
999     ofpbuf_init(&request, 0);
1000     nl_msg_put_genlmsghdr(&request, 0, GENL_ID_CTRL, NLM_F_REQUEST,
1001                           CTRL_CMD_GETFAMILY, 1);
1002     nl_msg_put_string(&request, CTRL_ATTR_FAMILY_NAME, name);
1003     error = nl_sock_transact(sock, &request, &reply);
1004     ofpbuf_uninit(&request);
1005     if (error) {
1006         nl_sock_destroy(sock);
1007         return error;
1008     }
1009
1010     if (!nl_policy_parse(reply, NLMSG_HDRLEN + GENL_HDRLEN,
1011                          family_policy, attrs, ARRAY_SIZE(family_policy))
1012         || nl_attr_get_u16(attrs[CTRL_ATTR_FAMILY_ID]) == 0) {
1013         nl_sock_destroy(sock);
1014         ofpbuf_delete(reply);
1015         return EPROTO;
1016     }
1017
1018     nl_sock_destroy(sock);
1019     *replyp = reply;
1020     return 0;
1021 }
1022
1023 /* Finds the multicast group called 'group_name' in genl family 'family_name'.
1024  * When successful, writes its result to 'multicast_group' and returns 0.
1025  * Otherwise, clears 'multicast_group' and returns a positive error code.
1026  *
1027  * Some kernels do not support looking up a multicast group with this function.
1028  * In this case, 'multicast_group' will be populated with 'fallback'. */
1029 int
1030 nl_lookup_genl_mcgroup(const char *family_name, const char *group_name,
1031                        unsigned int *multicast_group, unsigned int fallback)
1032 {
1033     struct nlattr *family_attrs[ARRAY_SIZE(family_policy)];
1034     const struct nlattr *mc;
1035     struct ofpbuf *reply;
1036     unsigned int left;
1037     int error;
1038
1039     *multicast_group = 0;
1040     error = do_lookup_genl_family(family_name, family_attrs, &reply);
1041     if (error) {
1042         return error;
1043     }
1044
1045     if (!family_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GROUPS]) {
1046         *multicast_group = fallback;
1047         VLOG_WARN("%s-%s: has no multicast group, using fallback %d",
1048                   family_name, group_name, *multicast_group);
1049         error = 0;
1050         goto exit;
1051     }
1052
1053     NL_NESTED_FOR_EACH (mc, left, family_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GROUPS]) {
1054         static const struct nl_policy mc_policy[] = {
1055             [CTRL_ATTR_MCAST_GRP_ID] = {.type = NL_A_U32},
1056             [CTRL_ATTR_MCAST_GRP_NAME] = {.type = NL_A_STRING},
1057         };
1058
1059         struct nlattr *mc_attrs[ARRAY_SIZE(mc_policy)];
1060         const char *mc_name;
1061
1062         if (!nl_parse_nested(mc, mc_policy, mc_attrs, ARRAY_SIZE(mc_policy))) {
1063             error = EPROTO;
1064             goto exit;
1065         }
1066
1067         mc_name = nl_attr_get_string(mc_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GRP_NAME]);
1068         if (!strcmp(group_name, mc_name)) {
1069             *multicast_group =
1070                 nl_attr_get_u32(mc_attrs[CTRL_ATTR_MCAST_GRP_ID]);
1071             error = 0;
1072             goto exit;
1073         }
1074     }
1075     error = EPROTO;
1076
1077 exit:
1078     ofpbuf_delete(reply);
1079     return error;
1080 }
1081
1082 /* If '*number' is 0, translates the given Generic Netlink family 'name' to a
1083  * number and stores it in '*number'.  If successful, returns 0 and the caller
1084  * may use '*number' as the family number.  On failure, returns a positive
1085  * errno value and '*number' caches the errno value. */
1086 int
1087 nl_lookup_genl_family(const char *name, int *number)
1088 {
1089     if (*number == 0) {
1090         struct nlattr *attrs[ARRAY_SIZE(family_policy)];
1091         struct ofpbuf *reply;
1092         int error;
1093
1094         error = do_lookup_genl_family(name, attrs, &reply);
1095         if (!error) {
1096             *number = nl_attr_get_u16(attrs[CTRL_ATTR_FAMILY_ID]);
1097             define_genl_family(*number, name);
1098         } else {
1099             *number = -error;
1100         }
1101         ofpbuf_delete(reply);
1102
1103         assert(*number != 0);
1104     }
1105     return *number > 0 ? 0 : -*number;
1106 }
1107 \f
1108 static uint32_t
1109 nl_sock_allocate_seq(struct nl_sock *sock, unsigned int n)
1110 {
1111     uint32_t seq = sock->next_seq;
1112
1113     sock->next_seq += n;
1114
1115     /* Make it impossible for the next request for sequence numbers to wrap
1116      * around to 0.  Start over with 1 to avoid ever using a sequence number of
1117      * 0, because the kernel uses sequence number 0 for notifications. */
1118     if (sock->next_seq >= UINT32_MAX / 2) {
1119         sock->next_seq = 1;
1120     }
1121
1122     return seq;
1123 }
1124
1125 static void
1126 nlmsghdr_to_string(const struct nlmsghdr *h, int protocol, struct ds *ds)
1127 {
1128     struct nlmsg_flag {
1129         unsigned int bits;
1130         const char *name;
1131     };
1132     static const struct nlmsg_flag flags[] = {
1133         { NLM_F_REQUEST, "REQUEST" },
1134         { NLM_F_MULTI, "MULTI" },
1135         { NLM_F_ACK, "ACK" },
1136         { NLM_F_ECHO, "ECHO" },
1137         { NLM_F_DUMP, "DUMP" },
1138         { NLM_F_ROOT, "ROOT" },
1139         { NLM_F_MATCH, "MATCH" },
1140         { NLM_F_ATOMIC, "ATOMIC" },
1141     };
1142     const struct nlmsg_flag *flag;
1143     uint16_t flags_left;
1144
1145     ds_put_format(ds, "nl(len:%"PRIu32", type=%"PRIu16,
1146                   h->nlmsg_len, h->nlmsg_type);
1147     if (h->nlmsg_type == NLMSG_NOOP) {
1148         ds_put_cstr(ds, "(no-op)");
1149     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
1150         ds_put_cstr(ds, "(error)");
1151     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
1152         ds_put_cstr(ds, "(done)");
1153     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_OVERRUN) {
1154         ds_put_cstr(ds, "(overrun)");
1155     } else if (h->nlmsg_type < NLMSG_MIN_TYPE) {
1156         ds_put_cstr(ds, "(reserved)");
1157     } else if (protocol == NETLINK_GENERIC) {
1158         ds_put_format(ds, "(%s)", genl_family_to_name(h->nlmsg_type));
1159     } else {
1160         ds_put_cstr(ds, "(family-defined)");
1161     }
1162     ds_put_format(ds, ", flags=%"PRIx16, h->nlmsg_flags);
1163     flags_left = h->nlmsg_flags;
1164     for (flag = flags; flag < &flags[ARRAY_SIZE(flags)]; flag++) {
1165         if ((flags_left & flag->bits) == flag->bits) {
1166             ds_put_format(ds, "[%s]", flag->name);
1167             flags_left &= ~flag->bits;
1168         }
1169     }
1170     if (flags_left) {
1171         ds_put_format(ds, "[OTHER:%"PRIx16"]", flags_left);
1172     }
1173     ds_put_format(ds, ", seq=%"PRIx32", pid=%"PRIu32,
1174                   h->nlmsg_seq, h->nlmsg_pid);
1175 }
1176
1177 static char *
1178 nlmsg_to_string(const struct ofpbuf *buffer, int protocol)
1179 {
1180     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1181     const struct nlmsghdr *h = ofpbuf_at(buffer, 0, NLMSG_HDRLEN);
1182     if (h) {
1183         nlmsghdr_to_string(h, protocol, &ds);
1184         if (h->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
1185             const struct nlmsgerr *e;
1186             e = ofpbuf_at(buffer, NLMSG_HDRLEN,
1187                           NLMSG_ALIGN(sizeof(struct nlmsgerr)));
1188             if (e) {
1189                 ds_put_format(&ds, " error(%d", e->error);
1190                 if (e->error < 0) {
1191                     ds_put_format(&ds, "(%s)", strerror(-e->error));
1192                 }
1193                 ds_put_cstr(&ds, ", in-reply-to(");
1194                 nlmsghdr_to_string(&e->msg, protocol, &ds);
1195                 ds_put_cstr(&ds, "))");
1196             } else {
1197                 ds_put_cstr(&ds, " error(truncated)");
1198             }
1199         } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
1200             int *error = ofpbuf_at(buffer, NLMSG_HDRLEN, sizeof *error);
1201             if (error) {
1202                 ds_put_format(&ds, " done(%d", *error);
1203                 if (*error < 0) {
1204                     ds_put_format(&ds, "(%s)", strerror(-*error));
1205                 }
1206                 ds_put_cstr(&ds, ")");
1207             } else {
1208                 ds_put_cstr(&ds, " done(truncated)");
1209             }
1210         } else if (protocol == NETLINK_GENERIC) {
1211             struct genlmsghdr *genl = nl_msg_genlmsghdr(buffer);
1212             if (genl) {
1213                 ds_put_format(&ds, ",genl(cmd=%"PRIu8",version=%"PRIu8")",
1214                               genl->cmd, genl->version);
1215             }
1216         }
1217     } else {
1218         ds_put_cstr(&ds, "nl(truncated)");
1219     }
1220     return ds.string;
1221 }
1222
1223 static void
1224 log_nlmsg(const char *function, int error,
1225           const void *message, size_t size, int protocol)
1226 {
1227     struct ofpbuf buffer;
1228     char *nlmsg;
1229
1230     if (!VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
1231         return;
1232     }
1233
1234     ofpbuf_use_const(&buffer, message, size);
1235     nlmsg = nlmsg_to_string(&buffer, protocol);
1236     VLOG_DBG_RL(&rl, "%s (%s): %s", function, strerror(error), nlmsg);
1237     free(nlmsg);
1238 }