netdev-linux: Factor out obtaining an RTNL socket.
[openvswitch] / lib / netlink.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009 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.h"
19 #include <assert.h>
20 #include <errno.h>
21 #include <inttypes.h>
22 #include <stdio.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <string.h>
25 #include <time.h>
26 #include <unistd.h>
27 #include "coverage.h"
28 #include "dynamic-string.h"
29 #include "netlink-protocol.h"
30 #include "ofpbuf.h"
31 #include "poll-loop.h"
32 #include "timeval.h"
33 #include "util.h"
34
35 #include "vlog.h"
36 #define THIS_MODULE VLM_netlink
37
38 /* Linux header file confusion causes this to be undefined. */
39 #ifndef SOL_NETLINK
40 #define SOL_NETLINK 270
41 #endif
42
43 /* A single (bad) Netlink message can in theory dump out many, many log
44  * messages, so the burst size is set quite high here to avoid missing useful
45  * information.  Also, at high logging levels we log *all* Netlink messages. */
46 static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(60, 600);
47
48 static void log_nlmsg(const char *function, int error,
49                       const void *message, size_t size);
50 \f
51 /* Netlink sockets. */
52
53 struct nl_sock
54 {
55     int fd;
56     uint32_t pid;
57 };
58
59 /* Next nlmsghdr sequence number.
60  * 
61  * This implementation uses sequence numbers that are unique process-wide, to
62  * avoid a hypothetical race: send request, close socket, open new socket that
63  * reuses the old socket's PID value, send request on new socket, receive reply
64  * from kernel to old socket but with same PID and sequence number.  (This race
65  * could be avoided other ways, e.g. by preventing PIDs from being quickly
66  * reused). */
67 static uint32_t next_seq;
68
69 static int alloc_pid(uint32_t *);
70 static void free_pid(uint32_t);
71
72 /* Creates a new netlink socket for the given netlink 'protocol'
73  * (NETLINK_ROUTE, NETLINK_GENERIC, ...).  Returns 0 and sets '*sockp' to the
74  * new socket if successful, otherwise returns a positive errno value.
75  *
76  * If 'multicast_group' is nonzero, the new socket subscribes to the specified
77  * netlink multicast group.  (A netlink socket may listen to an arbitrary
78  * number of multicast groups, but so far we only need one at a time.)
79  *
80  * Nonzero 'so_sndbuf' or 'so_rcvbuf' override the kernel default send or
81  * receive buffer size, respectively.
82  */
83 int
84 nl_sock_create(int protocol, int multicast_group,
85                size_t so_sndbuf, size_t so_rcvbuf, struct nl_sock **sockp)
86 {
87     struct nl_sock *sock;
88     struct sockaddr_nl local, remote;
89     int retval = 0;
90
91     if (next_seq == 0) {
92         /* Pick initial sequence number. */
93         next_seq = getpid() ^ time_now();
94     }
95
96     *sockp = NULL;
97     sock = malloc(sizeof *sock);
98     if (sock == NULL) {
99         return ENOMEM;
100     }
101
102     sock->fd = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, protocol);
103     if (sock->fd < 0) {
104         VLOG_ERR("fcntl: %s", strerror(errno));
105         goto error;
106     }
107
108     retval = alloc_pid(&sock->pid);
109     if (retval) {
110         goto error;
111     }
112
113     if (so_sndbuf != 0
114         && setsockopt(sock->fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF,
115                       &so_sndbuf, sizeof so_sndbuf) < 0) {
116         VLOG_ERR("setsockopt(SO_SNDBUF,%zu): %s", so_sndbuf, strerror(errno));
117         goto error_free_pid;
118     }
119
120     if (so_rcvbuf != 0
121         && setsockopt(sock->fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF,
122                       &so_rcvbuf, sizeof so_rcvbuf) < 0) {
123         VLOG_ERR("setsockopt(SO_RCVBUF,%zu): %s", so_rcvbuf, strerror(errno));
124         goto error_free_pid;
125     }
126
127     /* Bind local address as our selected pid. */
128     memset(&local, 0, sizeof local);
129     local.nl_family = AF_NETLINK;
130     local.nl_pid = sock->pid;
131     if (multicast_group > 0 && multicast_group <= 32) {
132         /* This method of joining multicast groups is supported by old kernels,
133          * but it only allows 32 multicast groups per protocol. */
134         local.nl_groups |= 1ul << (multicast_group - 1);
135     }
136     if (bind(sock->fd, (struct sockaddr *) &local, sizeof local) < 0) {
137         VLOG_ERR("bind(%"PRIu32"): %s", sock->pid, strerror(errno));
138         goto error_free_pid;
139     }
140
141     /* Bind remote address as the kernel (pid 0). */
142     memset(&remote, 0, sizeof remote);
143     remote.nl_family = AF_NETLINK;
144     remote.nl_pid = 0;
145     if (connect(sock->fd, (struct sockaddr *) &remote, sizeof remote) < 0) {
146         VLOG_ERR("connect(0): %s", strerror(errno));
147         goto error_free_pid;
148     }
149
150     /* Older kernel headers failed to define this macro.  We want our programs
151      * to support the newer kernel features even if compiled with older
152      * headers, so define it ourselves in such a case. */
153 #ifndef NETLINK_ADD_MEMBERSHIP
154 #define NETLINK_ADD_MEMBERSHIP 1
155 #endif
156
157     /* This method of joining multicast groups is only supported by newish
158      * kernels, but it allows for an arbitrary number of multicast groups. */
159     if (multicast_group > 32
160         && setsockopt(sock->fd, SOL_NETLINK, NETLINK_ADD_MEMBERSHIP,
161                       &multicast_group, sizeof multicast_group) < 0) {
162         VLOG_ERR("setsockopt(NETLINK_ADD_MEMBERSHIP,%d): %s",
163                  multicast_group, strerror(errno));
164         goto error_free_pid;
165     }
166
167     *sockp = sock;
168     return 0;
169
170 error_free_pid:
171     free_pid(sock->pid);
172 error:
173     if (retval == 0) {
174         retval = errno;
175         if (retval == 0) {
176             retval = EINVAL;
177         }
178     }
179     if (sock->fd >= 0) {
180         close(sock->fd);
181     }
182     free(sock);
183     return retval;
184 }
185
186 /* Destroys netlink socket 'sock'. */
187 void
188 nl_sock_destroy(struct nl_sock *sock) 
189 {
190     if (sock) {
191         close(sock->fd);
192         free_pid(sock->pid);
193         free(sock);
194     }
195 }
196
197 /* Tries to send 'msg', which must contain a Netlink message, to the kernel on
198  * 'sock'.  nlmsg_len in 'msg' will be finalized to match msg->size before the
199  * message is sent.
200  *
201  * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.  If
202  * 'wait' is true, then the send will wait until buffer space is ready;
203  * otherwise, returns EAGAIN if the 'sock' send buffer is full. */
204 int
205 nl_sock_send(struct nl_sock *sock, const struct ofpbuf *msg, bool wait) 
206 {
207     int error;
208
209     nl_msg_nlmsghdr(msg)->nlmsg_len = msg->size;
210     do {
211         int retval;
212         retval = send(sock->fd, msg->data, msg->size, wait ? 0 : MSG_DONTWAIT);
213         error = retval < 0 ? errno : 0;
214     } while (error == EINTR);
215     log_nlmsg(__func__, error, msg->data, msg->size);
216     if (!error) {
217         COVERAGE_INC(netlink_sent);
218     }
219     return error;
220 }
221
222 /* Tries to send the 'n_iov' chunks of data in 'iov' to the kernel on 'sock' as
223  * a single Netlink message.  (The message must be fully formed and not require
224  * finalization of its nlmsg_len field.)
225  *
226  * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.  If 'wait' is
227  * true, then the send will wait until buffer space is ready; otherwise,
228  * returns EAGAIN if the 'sock' send buffer is full. */
229 int
230 nl_sock_sendv(struct nl_sock *sock, const struct iovec iov[], size_t n_iov,
231               bool wait) 
232 {
233     struct msghdr msg;
234     int error;
235
236     COVERAGE_INC(netlink_send);
237     memset(&msg, 0, sizeof msg);
238     msg.msg_iov = (struct iovec *) iov;
239     msg.msg_iovlen = n_iov;
240     do {
241         int retval;
242         retval = sendmsg(sock->fd, &msg, wait ? 0 : MSG_DONTWAIT);
243         error = retval < 0 ? errno : 0;
244     } while (error == EINTR);
245     if (error != EAGAIN) {
246         log_nlmsg(__func__, error, iov[0].iov_base, iov[0].iov_len);
247         if (!error) {
248             COVERAGE_INC(netlink_sent);
249         }
250     }
251     return error;
252 }
253
254 /* Tries to receive a netlink message from the kernel on 'sock'.  If
255  * successful, stores the received message into '*bufp' and returns 0.  The
256  * caller is responsible for destroying the message with ofpbuf_delete().  On
257  * failure, returns a positive errno value and stores a null pointer into
258  * '*bufp'.
259  *
260  * If 'wait' is true, nl_sock_recv waits for a message to be ready; otherwise,
261  * returns EAGAIN if the 'sock' receive buffer is empty. */
262 int
263 nl_sock_recv(struct nl_sock *sock, struct ofpbuf **bufp, bool wait) 
264 {
265     uint8_t tmp;
266     ssize_t bufsize = 2048;
267     ssize_t nbytes, nbytes2;
268     struct ofpbuf *buf;
269     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
270     struct iovec iov;
271     struct msghdr msg = {
272         .msg_name = NULL,
273         .msg_namelen = 0,
274         .msg_iov = &iov,
275         .msg_iovlen = 1,
276         .msg_control = NULL,
277         .msg_controllen = 0,
278         .msg_flags = 0
279     };
280
281     buf = ofpbuf_new(bufsize);
282     *bufp = NULL;
283
284 try_again:
285     /* Attempt to read the message.  We don't know the size of the data
286      * yet, so we take a guess at 2048.  If we're wrong, we keep trying
287      * and doubling the buffer size each time. 
288      */
289     nlmsghdr = ofpbuf_put_uninit(buf, bufsize);
290     iov.iov_base = nlmsghdr;
291     iov.iov_len = bufsize;
292     do {
293         nbytes = recvmsg(sock->fd, &msg, (wait ? 0 : MSG_DONTWAIT) | MSG_PEEK); 
294     } while (nbytes < 0 && errno == EINTR);
295     if (nbytes < 0) {
296         ofpbuf_delete(buf);
297         return errno;
298     }
299     if (msg.msg_flags & MSG_TRUNC) {
300         COVERAGE_INC(netlink_recv_retry);
301         bufsize *= 2;
302         ofpbuf_reinit(buf, bufsize);
303         goto try_again;
304     }
305     buf->size = nbytes;
306
307     /* We successfully read the message, so recv again to clear the queue */
308     iov.iov_base = &tmp;
309     iov.iov_len = 1;
310     do {
311         nbytes2 = recvmsg(sock->fd, &msg, MSG_DONTWAIT);
312     } while (nbytes2 < 0 && errno == EINTR);
313     if (nbytes2 < 0) {
314         if (errno == ENOBUFS) {
315             /* The kernel is notifying us that a message it tried to send to us
316              * was dropped.  We have to pass this along to the caller in case
317              * it wants to retry a request.  So kill the buffer, which we can
318              * re-read next time. */
319             COVERAGE_INC(netlink_overflow);
320             ofpbuf_delete(buf);
321             return ENOBUFS;
322         } else {
323             VLOG_ERR_RL(&rl, "failed to remove nlmsg from socket: %s\n",
324                         strerror(errno));
325         }
326     }
327     if (nbytes < sizeof *nlmsghdr
328         || nlmsghdr->nlmsg_len < sizeof *nlmsghdr
329         || nlmsghdr->nlmsg_len > nbytes) {
330         VLOG_ERR_RL(&rl, "received invalid nlmsg (%zd bytes < %d)",
331                     bufsize, NLMSG_HDRLEN);
332         ofpbuf_delete(buf);
333         return EPROTO;
334     }
335     *bufp = buf;
336     log_nlmsg(__func__, 0, buf->data, buf->size);
337     COVERAGE_INC(netlink_received);
338     return 0;
339 }
340
341 /* Sends 'request' to the kernel via 'sock' and waits for a response.  If
342  * successful, stores the reply into '*replyp' and returns 0.  The caller is
343  * responsible for destroying the reply with ofpbuf_delete().  On failure,
344  * returns a positive errno value and stores a null pointer into '*replyp'.
345  *
346  * The caller is responsible for destroying 'request'.
347  *
348  * Bare Netlink is an unreliable transport protocol.  This function layers
349  * reliable delivery and reply semantics on top of bare Netlink.
350  * 
351  * In Netlink, sending a request to the kernel is reliable enough, because the
352  * kernel will tell us if the message cannot be queued (and we will in that
353  * case put it on the transmit queue and wait until it can be delivered).
354  * 
355  * Receiving the reply is the real problem: if the socket buffer is full when
356  * the kernel tries to send the reply, the reply will be dropped.  However, the
357  * kernel sets a flag that a reply has been dropped.  The next call to recv
358  * then returns ENOBUFS.  We can then re-send the request.
359  *
360  * Caveats:
361  *
362  *      1. Netlink depends on sequence numbers to match up requests and
363  *         replies.  The sender of a request supplies a sequence number, and
364  *         the reply echos back that sequence number.
365  *
366  *         This is fine, but (1) some kernel netlink implementations are
367  *         broken, in that they fail to echo sequence numbers and (2) this
368  *         function will drop packets with non-matching sequence numbers, so
369  *         that only a single request can be usefully transacted at a time.
370  *
371  *      2. Resending the request causes it to be re-executed, so the request
372  *         needs to be idempotent.
373  */
374 int
375 nl_sock_transact(struct nl_sock *sock,
376                  const struct ofpbuf *request, struct ofpbuf **replyp) 
377 {
378     uint32_t seq = nl_msg_nlmsghdr(request)->nlmsg_seq;
379     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
380     struct ofpbuf *reply;
381     int retval;
382
383     *replyp = NULL;
384
385     /* Ensure that we get a reply even if this message doesn't ordinarily call
386      * for one. */
387     nl_msg_nlmsghdr(request)->nlmsg_flags |= NLM_F_ACK;
388     
389 send:
390     retval = nl_sock_send(sock, request, true);
391     if (retval) {
392         return retval;
393     }
394
395 recv:
396     retval = nl_sock_recv(sock, &reply, true);
397     if (retval) {
398         if (retval == ENOBUFS) {
399             COVERAGE_INC(netlink_overflow);
400             VLOG_DBG_RL(&rl, "receive buffer overflow, resending request");
401             goto send;
402         } else {
403             return retval;
404         }
405     }
406     nlmsghdr = nl_msg_nlmsghdr(reply);
407     if (seq != nlmsghdr->nlmsg_seq) {
408         VLOG_DBG_RL(&rl, "ignoring seq %"PRIu32" != expected %"PRIu32,
409                     nl_msg_nlmsghdr(reply)->nlmsg_seq, seq);
410         ofpbuf_delete(reply);
411         goto recv;
412     }
413     if (nl_msg_nlmsgerr(reply, &retval)) {
414         ofpbuf_delete(reply);
415         if (retval) {
416             VLOG_DBG_RL(&rl, "received NAK error=%d (%s)",
417                         retval, strerror(retval));
418         }
419         return retval != EAGAIN ? retval : EPROTO;
420     }
421
422     *replyp = reply;
423     return 0;
424 }
425
426 /* Causes poll_block() to wake up when any of the specified 'events' (which is
427  * a OR'd combination of POLLIN, POLLOUT, etc.) occur on 'sock'. */
428 void
429 nl_sock_wait(const struct nl_sock *sock, short int events)
430 {
431     poll_fd_wait(sock->fd, events);
432 }
433 \f
434 /* Netlink messages. */
435
436 /* Returns the nlmsghdr at the head of 'msg'.
437  *
438  * 'msg' must be at least as large as a nlmsghdr. */
439 struct nlmsghdr *
440 nl_msg_nlmsghdr(const struct ofpbuf *msg) 
441 {
442     return ofpbuf_at_assert(msg, 0, NLMSG_HDRLEN);
443 }
444
445 /* Returns the genlmsghdr just past 'msg''s nlmsghdr.
446  *
447  * Returns a null pointer if 'msg' is not large enough to contain an nlmsghdr
448  * and a genlmsghdr. */
449 struct genlmsghdr *
450 nl_msg_genlmsghdr(const struct ofpbuf *msg) 
451 {
452     return ofpbuf_at(msg, NLMSG_HDRLEN, GENL_HDRLEN);
453 }
454
455 /* If 'buffer' is a NLMSG_ERROR message, stores 0 in '*errorp' if it is an ACK
456  * message, otherwise a positive errno value, and returns true.  If 'buffer' is
457  * not an NLMSG_ERROR message, returns false.
458  *
459  * 'msg' must be at least as large as a nlmsghdr. */
460 bool
461 nl_msg_nlmsgerr(const struct ofpbuf *msg, int *errorp) 
462 {
463     if (nl_msg_nlmsghdr(msg)->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
464         struct nlmsgerr *err = ofpbuf_at(msg, NLMSG_HDRLEN, sizeof *err);
465         int code = EPROTO;
466         if (!err) {
467             VLOG_ERR_RL(&rl, "received invalid nlmsgerr (%zd bytes < %zd)",
468                         msg->size, NLMSG_HDRLEN + sizeof *err);
469         } else if (err->error <= 0 && err->error > INT_MIN) {
470             code = -err->error;
471         }
472         if (errorp) {
473             *errorp = code;
474         }
475         return true;
476     } else {
477         return false;
478     }
479 }
480
481 /* Ensures that 'b' has room for at least 'size' bytes plus netlink padding at
482  * its tail end, reallocating and copying its data if necessary. */
483 void
484 nl_msg_reserve(struct ofpbuf *msg, size_t size) 
485 {
486     ofpbuf_prealloc_tailroom(msg, NLMSG_ALIGN(size));
487 }
488
489 /* Puts a nlmsghdr at the beginning of 'msg', which must be initially empty.
490  * Uses the given 'type' and 'flags'.  'sock' is used to obtain a PID and
491  * sequence number for proper routing of replies.  'expected_payload' should be
492  * an estimate of the number of payload bytes to be supplied; if the size of
493  * the payload is unknown a value of 0 is acceptable.
494  *
495  * 'type' is ordinarily an enumerated value specific to the Netlink protocol
496  * (e.g. RTM_NEWLINK, for NETLINK_ROUTE protocol).  For Generic Netlink, 'type'
497  * is the family number obtained via nl_lookup_genl_family().
498  *
499  * 'flags' is a bit-mask that indicates what kind of request is being made.  It
500  * is often NLM_F_REQUEST indicating that a request is being made, commonly
501  * or'd with NLM_F_ACK to request an acknowledgement.
502  *
503  * nl_msg_put_genlmsghdr is more convenient for composing a Generic Netlink
504  * message. */
505 void
506 nl_msg_put_nlmsghdr(struct ofpbuf *msg, struct nl_sock *sock,
507                     size_t expected_payload, uint32_t type, uint32_t flags) 
508 {
509     struct nlmsghdr *nlmsghdr;
510
511     assert(msg->size == 0);
512
513     nl_msg_reserve(msg, NLMSG_HDRLEN + expected_payload);
514     nlmsghdr = nl_msg_put_uninit(msg, NLMSG_HDRLEN);
515     nlmsghdr->nlmsg_len = 0;
516     nlmsghdr->nlmsg_type = type;
517     nlmsghdr->nlmsg_flags = flags;
518     nlmsghdr->nlmsg_seq = ++next_seq;
519     nlmsghdr->nlmsg_pid = sock->pid;
520 }
521
522 /* Puts a nlmsghdr and genlmsghdr at the beginning of 'msg', which must be
523  * initially empty.  'sock' is used to obtain a PID and sequence number for
524  * proper routing of replies.  'expected_payload' should be an estimate of the
525  * number of payload bytes to be supplied; if the size of the payload is
526  * unknown a value of 0 is acceptable.
527  *
528  * 'family' is the family number obtained via nl_lookup_genl_family().
529  *
530  * 'flags' is a bit-mask that indicates what kind of request is being made.  It
531  * is often NLM_F_REQUEST indicating that a request is being made, commonly
532  * or'd with NLM_F_ACK to request an acknowledgement.
533  *
534  * 'cmd' is an enumerated value specific to the Generic Netlink family
535  * (e.g. CTRL_CMD_NEWFAMILY for the GENL_ID_CTRL family).
536  *
537  * 'version' is a version number specific to the family and command (often 1).
538  *
539  * nl_msg_put_nlmsghdr should be used to compose Netlink messages that are not
540  * Generic Netlink messages. */
541 void
542 nl_msg_put_genlmsghdr(struct ofpbuf *msg, struct nl_sock *sock,
543                       size_t expected_payload, int family, uint32_t flags,
544                       uint8_t cmd, uint8_t version)
545 {
546     struct genlmsghdr *genlmsghdr;
547
548     nl_msg_put_nlmsghdr(msg, sock, GENL_HDRLEN + expected_payload,
549                         family, flags);
550     assert(msg->size == NLMSG_HDRLEN);
551     genlmsghdr = nl_msg_put_uninit(msg, GENL_HDRLEN);
552     genlmsghdr->cmd = cmd;
553     genlmsghdr->version = version;
554     genlmsghdr->reserved = 0;
555 }
556
557 /* Appends the 'size' bytes of data in 'p', plus Netlink padding if needed, to
558  * the tail end of 'msg'.  Data in 'msg' is reallocated and copied if
559  * necessary. */
560 void
561 nl_msg_put(struct ofpbuf *msg, const void *data, size_t size) 
562 {
563     memcpy(nl_msg_put_uninit(msg, size), data, size);
564 }
565
566 /* Appends 'size' bytes of data, plus Netlink padding if needed, to the tail
567  * end of 'msg', reallocating and copying its data if necessary.  Returns a
568  * pointer to the first byte of the new data, which is left uninitialized. */
569 void *
570 nl_msg_put_uninit(struct ofpbuf *msg, size_t size) 
571 {
572     size_t pad = NLMSG_ALIGN(size) - size;
573     char *p = ofpbuf_put_uninit(msg, size + pad);
574     if (pad) {
575         memset(p + size, 0, pad); 
576     }
577     return p;
578 }
579
580 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and room for 'size' bytes of
581  * data as its payload, plus Netlink padding if needed, to the tail end of
582  * 'msg', reallocating and copying its data if necessary.  Returns a pointer to
583  * the first byte of data in the attribute, which is left uninitialized. */
584 void *
585 nl_msg_put_unspec_uninit(struct ofpbuf *msg, uint16_t type, size_t size) 
586 {
587     size_t total_size = NLA_HDRLEN + size;
588     struct nlattr* nla = nl_msg_put_uninit(msg, total_size);
589     assert(NLA_ALIGN(total_size) <= UINT16_MAX);
590     nla->nla_len = total_size;
591     nla->nla_type = type;
592     return nla + 1;
593 }
594
595 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and the 'size' bytes of
596  * 'data' as its payload, to the tail end of 'msg', reallocating and copying
597  * its data if necessary.  Returns a pointer to the first byte of data in the
598  * attribute, which is left uninitialized. */
599 void
600 nl_msg_put_unspec(struct ofpbuf *msg, uint16_t type,
601                   const void *data, size_t size) 
602 {
603     memcpy(nl_msg_put_unspec_uninit(msg, type, size), data, size);
604 }
605
606 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and no payload to 'msg'.
607  * (Some Netlink protocols use the presence or absence of an attribute as a
608  * Boolean flag.) */
609 void
610 nl_msg_put_flag(struct ofpbuf *msg, uint16_t type) 
611 {
612     nl_msg_put_unspec(msg, type, NULL, 0);
613 }
614
615 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and the given 8-bit 'value'
616  * to 'msg'. */
617 void
618 nl_msg_put_u8(struct ofpbuf *msg, uint16_t type, uint8_t value) 
619 {
620     nl_msg_put_unspec(msg, type, &value, sizeof value);
621 }
622
623 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and the given 16-bit 'value'
624  * to 'msg'. */
625 void
626 nl_msg_put_u16(struct ofpbuf *msg, uint16_t type, uint16_t value)
627 {
628     nl_msg_put_unspec(msg, type, &value, sizeof value);
629 }
630
631 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and the given 32-bit 'value'
632  * to 'msg'. */
633 void
634 nl_msg_put_u32(struct ofpbuf *msg, uint16_t type, uint32_t value)
635 {
636     nl_msg_put_unspec(msg, type, &value, sizeof value);
637 }
638
639 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and the given 64-bit 'value'
640  * to 'msg'. */
641 void
642 nl_msg_put_u64(struct ofpbuf *msg, uint16_t type, uint64_t value)
643 {
644     nl_msg_put_unspec(msg, type, &value, sizeof value);
645 }
646
647 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and the given
648  * null-terminated string 'value' to 'msg'. */
649 void
650 nl_msg_put_string(struct ofpbuf *msg, uint16_t type, const char *value)
651 {
652     nl_msg_put_unspec(msg, type, value, strlen(value) + 1);
653 }
654
655 /* Appends a Netlink attribute of the given 'type' and the given buffered
656  * netlink message in 'nested_msg' to 'msg'.  The nlmsg_len field in
657  * 'nested_msg' is finalized to match 'nested_msg->size'. */
658 void
659 nl_msg_put_nested(struct ofpbuf *msg,
660                   uint16_t type, struct ofpbuf *nested_msg)
661 {
662     nl_msg_nlmsghdr(nested_msg)->nlmsg_len = nested_msg->size;
663     nl_msg_put_unspec(msg, type, nested_msg->data, nested_msg->size);
664 }
665
666 /* Returns the first byte in the payload of attribute 'nla'. */
667 const void *
668 nl_attr_get(const struct nlattr *nla) 
669 {
670     assert(nla->nla_len >= NLA_HDRLEN);
671     return nla + 1;
672 }
673
674 /* Returns the number of bytes in the payload of attribute 'nla'. */
675 size_t
676 nl_attr_get_size(const struct nlattr *nla) 
677 {
678     assert(nla->nla_len >= NLA_HDRLEN);
679     return nla->nla_len - NLA_HDRLEN;
680 }
681
682 /* Asserts that 'nla''s payload is at least 'size' bytes long, and returns the
683  * first byte of the payload. */
684 const void *
685 nl_attr_get_unspec(const struct nlattr *nla, size_t size) 
686 {
687     assert(nla->nla_len >= NLA_HDRLEN + size);
688     return nla + 1;
689 }
690
691 /* Returns true if 'nla' is nonnull.  (Some Netlink protocols use the presence
692  * or absence of an attribute as a Boolean flag.) */
693 bool
694 nl_attr_get_flag(const struct nlattr *nla) 
695 {
696     return nla != NULL;
697 }
698
699 #define NL_ATTR_GET_AS(NLA, TYPE) \
700         (*(TYPE*) nl_attr_get_unspec(nla, sizeof(TYPE)))
701
702 /* Returns the 8-bit value in 'nla''s payload.
703  *
704  * Asserts that 'nla''s payload is at least 1 byte long. */
705 uint8_t
706 nl_attr_get_u8(const struct nlattr *nla) 
707 {
708     return NL_ATTR_GET_AS(nla, uint8_t);
709 }
710
711 /* Returns the 16-bit value in 'nla''s payload.
712  *
713  * Asserts that 'nla''s payload is at least 2 bytes long. */
714 uint16_t
715 nl_attr_get_u16(const struct nlattr *nla) 
716 {
717     return NL_ATTR_GET_AS(nla, uint16_t);
718 }
719
720 /* Returns the 32-bit value in 'nla''s payload.
721  *
722  * Asserts that 'nla''s payload is at least 4 bytes long. */
723 uint32_t
724 nl_attr_get_u32(const struct nlattr *nla) 
725 {
726     return NL_ATTR_GET_AS(nla, uint32_t);
727 }
728
729 /* Returns the 64-bit value in 'nla''s payload.
730  *
731  * Asserts that 'nla''s payload is at least 8 bytes long. */
732 uint64_t
733 nl_attr_get_u64(const struct nlattr *nla) 
734 {
735     return NL_ATTR_GET_AS(nla, uint64_t);
736 }
737
738 /* Returns the null-terminated string value in 'nla''s payload.
739  *
740  * Asserts that 'nla''s payload contains a null-terminated string. */
741 const char *
742 nl_attr_get_string(const struct nlattr *nla) 
743 {
744     assert(nla->nla_len > NLA_HDRLEN);
745     assert(memchr(nl_attr_get(nla), '\0', nla->nla_len - NLA_HDRLEN) != NULL);
746     return nl_attr_get(nla);
747 }
748
749 /* Default minimum and maximum payload sizes for each type of attribute. */
750 static const size_t attr_len_range[][2] = {
751     [0 ... N_NL_ATTR_TYPES - 1] = { 0, SIZE_MAX },
752     [NL_A_U8] = { 1, 1 },
753     [NL_A_U16] = { 2, 2 },
754     [NL_A_U32] = { 4, 4 },
755     [NL_A_U64] = { 8, 8 },
756     [NL_A_STRING] = { 1, SIZE_MAX },
757     [NL_A_FLAG] = { 0, SIZE_MAX },
758     [NL_A_NESTED] = { NLMSG_HDRLEN, SIZE_MAX },
759 };
760
761 /* Parses the 'msg' starting at the given 'nla_offset' as a sequence of Netlink
762  * attributes.  'policy[i]', for 0 <= i < n_attrs, specifies how the attribute
763  * with nla_type == i is parsed; a pointer to attribute i is stored in
764  * attrs[i].  Returns true if successful, false on failure.
765  *
766  * If the Netlink attributes in 'msg' follow a Netlink header and a Generic
767  * Netlink header, then 'nla_offset' should be NLMSG_HDRLEN + GENL_HDRLEN. */
768 bool
769 nl_policy_parse(const struct ofpbuf *msg, size_t nla_offset,
770                 const struct nl_policy policy[],
771                 struct nlattr *attrs[], size_t n_attrs)
772 {
773     void *p, *tail;
774     size_t n_required;
775     size_t i;
776
777     n_required = 0;
778     for (i = 0; i < n_attrs; i++) {
779         attrs[i] = NULL;
780
781         assert(policy[i].type < N_NL_ATTR_TYPES);
782         if (policy[i].type != NL_A_NO_ATTR
783             && policy[i].type != NL_A_FLAG
784             && !policy[i].optional) {
785             n_required++;
786         }
787     }
788
789     p = ofpbuf_at(msg, nla_offset, 0);
790     if (p == NULL) {
791         VLOG_DBG_RL(&rl, "missing headers in nl_policy_parse");
792         return false;
793     }
794     tail = ofpbuf_tail(msg);
795
796     while (p < tail) {
797         size_t offset = (char*)p - (char*)msg->data;
798         struct nlattr *nla = p;
799         size_t len, aligned_len;
800         uint16_t type;
801
802         /* Make sure its claimed length is plausible. */
803         if (nla->nla_len < NLA_HDRLEN) {
804             VLOG_DBG_RL(&rl, "%zu: attr shorter than NLA_HDRLEN (%"PRIu16")",
805                         offset, nla->nla_len);
806             return false;
807         }
808         len = nla->nla_len - NLA_HDRLEN;
809         aligned_len = NLA_ALIGN(len);
810         if (aligned_len > (char*)tail - (char*)p) {
811             VLOG_DBG_RL(&rl, "%zu: attr %"PRIu16" aligned data len (%zu) "
812                         "> bytes left (%tu)",
813                         offset, nla->nla_type, aligned_len,
814                         (char*)tail - (char*)p);
815             return false;
816         }
817
818         type = nla->nla_type;
819         if (type < n_attrs && policy[type].type != NL_A_NO_ATTR) {
820             const struct nl_policy *p = &policy[type];
821             size_t min_len, max_len;
822
823             /* Validate length and content. */
824             min_len = p->min_len ? p->min_len : attr_len_range[p->type][0];
825             max_len = p->max_len ? p->max_len : attr_len_range[p->type][1];
826             if (len < min_len || len > max_len) {
827                 VLOG_DBG_RL(&rl, "%zu: attr %"PRIu16" length %zu not in "
828                             "allowed range %zu...%zu",
829                             offset, type, len, min_len, max_len);
830                 return false;
831             }
832             if (p->type == NL_A_STRING) {
833                 if (((char *) nla)[nla->nla_len - 1]) {
834                     VLOG_DBG_RL(&rl, "%zu: attr %"PRIu16" lacks null at end",
835                                 offset, type);
836                     return false;
837                 }
838                 if (memchr(nla + 1, '\0', len - 1) != NULL) {
839                     VLOG_DBG_RL(&rl, "%zu: attr %"PRIu16" has bad length",
840                                 offset, type);
841                     return false;
842                 }
843             }
844             if (!p->optional && attrs[type] == NULL) {
845                 assert(n_required > 0);
846                 --n_required;
847             }
848             attrs[type] = nla;
849         } else {
850             /* Skip attribute type that we don't care about. */
851         }
852         p = (char*)p + NLA_ALIGN(nla->nla_len);
853     }
854     if (n_required) {
855         VLOG_DBG_RL(&rl, "%zu required attrs missing", n_required);
856         return false;
857     }
858     return true;
859 }
860 \f
861 /* Miscellaneous.  */
862
863 static const struct nl_policy family_policy[CTRL_ATTR_MAX + 1] = { 
864     [CTRL_ATTR_FAMILY_ID] = {.type = NL_A_U16},
865 };
866
867 static int do_lookup_genl_family(const char *name) 
868 {
869     struct nl_sock *sock;
870     struct ofpbuf request, *reply;
871     struct nlattr *attrs[ARRAY_SIZE(family_policy)];
872     int retval;
873
874     retval = nl_sock_create(NETLINK_GENERIC, 0, 0, 0, &sock);
875     if (retval) {
876         return -retval;
877     }
878
879     ofpbuf_init(&request, 0);
880     nl_msg_put_genlmsghdr(&request, sock, 0, GENL_ID_CTRL, NLM_F_REQUEST,
881                           CTRL_CMD_GETFAMILY, 1);
882     nl_msg_put_string(&request, CTRL_ATTR_FAMILY_NAME, name);
883     retval = nl_sock_transact(sock, &request, &reply);
884     ofpbuf_uninit(&request);
885     if (retval) {
886         nl_sock_destroy(sock);
887         return -retval;
888     }
889
890     if (!nl_policy_parse(reply, NLMSG_HDRLEN + GENL_HDRLEN,
891                          family_policy, attrs, ARRAY_SIZE(family_policy))) {
892         nl_sock_destroy(sock);
893         ofpbuf_delete(reply);
894         return -EPROTO;
895     }
896
897     retval = nl_attr_get_u16(attrs[CTRL_ATTR_FAMILY_ID]);
898     if (retval == 0) {
899         retval = -EPROTO;
900     }
901     nl_sock_destroy(sock);
902     ofpbuf_delete(reply);
903     return retval;
904 }
905
906 /* If '*number' is 0, translates the given Generic Netlink family 'name' to a
907  * number and stores it in '*number'.  If successful, returns 0 and the caller
908  * may use '*number' as the family number.  On failure, returns a positive
909  * errno value and '*number' caches the errno value. */
910 int
911 nl_lookup_genl_family(const char *name, int *number) 
912 {
913     if (*number == 0) {
914         *number = do_lookup_genl_family(name);
915         assert(*number != 0);
916     }
917     return *number > 0 ? 0 : -*number;
918 }
919 \f
920 /* Netlink PID.
921  *
922  * Every Netlink socket must be bound to a unique 32-bit PID.  By convention,
923  * programs that have a single Netlink socket use their Unix process ID as PID,
924  * and programs with multiple Netlink sockets add a unique per-socket
925  * identifier in the bits above the Unix process ID.
926  *
927  * The kernel has Netlink PID 0.
928  */
929
930 /* Parameters for how many bits in the PID should come from the Unix process ID
931  * and how many unique per-socket. */
932 #define SOCKET_BITS 10
933 #define MAX_SOCKETS (1u << SOCKET_BITS)
934
935 #define PROCESS_BITS (32 - SOCKET_BITS)
936 #define MAX_PROCESSES (1u << PROCESS_BITS)
937 #define PROCESS_MASK ((uint32_t) (MAX_PROCESSES - 1))
938
939 /* Bit vector of unused socket identifiers. */
940 static uint32_t avail_sockets[ROUND_UP(MAX_SOCKETS, 32)];
941
942 /* Allocates and returns a new Netlink PID. */
943 static int
944 alloc_pid(uint32_t *pid)
945 {
946     int i;
947
948     for (i = 0; i < MAX_SOCKETS; i++) {
949         if ((avail_sockets[i / 32] & (1u << (i % 32))) == 0) {
950             avail_sockets[i / 32] |= 1u << (i % 32);
951             *pid = (getpid() & PROCESS_MASK) | (i << PROCESS_BITS);
952             return 0;
953         }
954     }
955     VLOG_ERR("netlink pid space exhausted");
956     return ENOBUFS;
957 }
958
959 /* Makes the specified 'pid' available for reuse. */
960 static void
961 free_pid(uint32_t pid)
962 {
963     int sock = pid >> PROCESS_BITS;
964     assert(avail_sockets[sock / 32] & (1u << (sock % 32)));
965     avail_sockets[sock / 32] &= ~(1u << (sock % 32));
966 }
967 \f
968 static void
969 nlmsghdr_to_string(const struct nlmsghdr *h, struct ds *ds)
970 {
971     struct nlmsg_flag {
972         unsigned int bits;
973         const char *name;
974     };
975     static const struct nlmsg_flag flags[] = { 
976         { NLM_F_REQUEST, "REQUEST" },
977         { NLM_F_MULTI, "MULTI" },
978         { NLM_F_ACK, "ACK" },
979         { NLM_F_ECHO, "ECHO" },
980         { NLM_F_DUMP, "DUMP" },
981         { NLM_F_ROOT, "ROOT" },
982         { NLM_F_MATCH, "MATCH" },
983         { NLM_F_ATOMIC, "ATOMIC" },
984     };
985     const struct nlmsg_flag *flag;
986     uint16_t flags_left;
987
988     ds_put_format(ds, "nl(len:%"PRIu32", type=%"PRIu16,
989                   h->nlmsg_len, h->nlmsg_type);
990     if (h->nlmsg_type == NLMSG_NOOP) {
991         ds_put_cstr(ds, "(no-op)");
992     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
993         ds_put_cstr(ds, "(error)");
994     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
995         ds_put_cstr(ds, "(done)");
996     } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_OVERRUN) {
997         ds_put_cstr(ds, "(overrun)");
998     } else if (h->nlmsg_type < NLMSG_MIN_TYPE) {
999         ds_put_cstr(ds, "(reserved)");
1000     } else {
1001         ds_put_cstr(ds, "(family-defined)");
1002     }
1003     ds_put_format(ds, ", flags=%"PRIx16, h->nlmsg_flags);
1004     flags_left = h->nlmsg_flags;
1005     for (flag = flags; flag < &flags[ARRAY_SIZE(flags)]; flag++) {
1006         if ((flags_left & flag->bits) == flag->bits) {
1007             ds_put_format(ds, "[%s]", flag->name);
1008             flags_left &= ~flag->bits;
1009         }
1010     }
1011     if (flags_left) {
1012         ds_put_format(ds, "[OTHER:%"PRIx16"]", flags_left);
1013     }
1014     ds_put_format(ds, ", seq=%"PRIx32", pid=%"PRIu32"(%d:%d))",
1015                   h->nlmsg_seq, h->nlmsg_pid,
1016                   (int) (h->nlmsg_pid & PROCESS_MASK),
1017                   (int) (h->nlmsg_pid >> PROCESS_BITS));
1018 }
1019
1020 static char *
1021 nlmsg_to_string(const struct ofpbuf *buffer)
1022 {
1023     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1024     const struct nlmsghdr *h = ofpbuf_at(buffer, 0, NLMSG_HDRLEN);
1025     if (h) {
1026         nlmsghdr_to_string(h, &ds);
1027         if (h->nlmsg_type == NLMSG_ERROR) {
1028             const struct nlmsgerr *e;
1029             e = ofpbuf_at(buffer, NLMSG_HDRLEN,
1030                           NLMSG_ALIGN(sizeof(struct nlmsgerr)));
1031             if (e) {
1032                 ds_put_format(&ds, " error(%d", e->error);
1033                 if (e->error < 0) {
1034                     ds_put_format(&ds, "(%s)", strerror(-e->error));
1035                 }
1036                 ds_put_cstr(&ds, ", in-reply-to(");
1037                 nlmsghdr_to_string(&e->msg, &ds);
1038                 ds_put_cstr(&ds, "))");
1039             } else {
1040                 ds_put_cstr(&ds, " error(truncated)");
1041             }
1042         } else if (h->nlmsg_type == NLMSG_DONE) {
1043             int *error = ofpbuf_at(buffer, NLMSG_HDRLEN, sizeof *error);
1044             if (error) {
1045                 ds_put_format(&ds, " done(%d", *error);
1046                 if (*error < 0) {
1047                     ds_put_format(&ds, "(%s)", strerror(-*error));
1048                 }
1049                 ds_put_cstr(&ds, ")");
1050             } else {
1051                 ds_put_cstr(&ds, " done(truncated)");
1052             }
1053         }
1054     } else {
1055         ds_put_cstr(&ds, "nl(truncated)");
1056     }
1057     return ds.string;
1058 }
1059
1060 static void
1061 log_nlmsg(const char *function, int error,
1062           const void *message, size_t size)
1063 {
1064     struct ofpbuf buffer;
1065     char *nlmsg;
1066
1067     if (!VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
1068         return;
1069     }
1070
1071     buffer.data = (void *) message;
1072     buffer.size = size;
1073     nlmsg = nlmsg_to_string(&buffer);
1074     VLOG_DBG_RL(&rl, "%s (%s): %s", function, strerror(error), nlmsg);
1075     free(nlmsg);
1076 }
1077