net/sched/ematch.c

   1 /*
   2  * net/sched/ematch.c           Extended Match API
   3  *
   4  *              This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  *              modify it under the terms of the GNU General Public License
   6  *              as published by the Free Software Foundation; either version
   7  *              2 of the License, or (at your option) any later version.
   8  *
   9  * Authors:     Thomas Graf <tgraf@suug.ch>
  10  *
  11  * ==========================================================================
  12  *
  13  * An extended match (ematch) is a small classification tool not worth
  14  * writing a full classifier for. Ematches can be interconnected to form
  15  * a logic expression and get attached to classifiers to extend their
  16  * functionatlity.
  17  *
  18  * The userspace part transforms the logic expressions into an array
  19  * consisting of multiple sequences of interconnected ematches separated
  20  * by markers. Precedence is implemented by a special ematch kind
  21  * referencing a sequence beyond the marker of the current sequence
  22  * causing the current position in the sequence to be pushed onto a stack
  23  * to allow the current position to be overwritten by the position referenced
  24  * in the special ematch. Matching continues in the new sequence until a
  25  * marker is reached causing the position to be restored from the stack.
  26  *
  27  * Example:
  28  *          A AND (B1 OR B2) AND C AND D
  29  *
  30  *              ------->-PUSH-------
  31  *    -->--    /         -->--      \   -->--
  32  *   /     \  /         /     \      \ /     \
  33  * +-------+-------+-------+-------+-------+--------+
  34  * | A AND | B AND | C AND | D END | B1 OR | B2 END |
  35  * +-------+-------+-------+-------+-------+--------+
  36  *                    \                      /
  37  *                     --------<-POP---------
  38  *
  39  * where B is a virtual ematch referencing to sequence starting with B1.
  40  *
  41  * ==========================================================================
  42  *
  43  * How to write an ematch in 60 seconds
  44  * ------------------------------------
  45  *
  46  *   1) Provide a matcher function:
  47  *      static int my_match(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch *m,
  48  *                          struct tcf_pkt_info *info)
  49  *      {
  50  *              struct mydata *d = (struct mydata *) m->data;
  51  *
  52  *              if (...matching goes here...)
  53  *                      return 1;
  54  *              else
  55  *                      return 0;
  56  *      }
  57  *
  58  *   2) Fill out a struct tcf_ematch_ops:
  59  *      static struct tcf_ematch_ops my_ops = {
  60  *              .kind = unique id,
  61  *              .datalen = sizeof(struct mydata),
  62  *              .match = my_match,
  63  *              .owner = THIS_MODULE,
  64  *      };
  65  *
  66  *   3) Register/Unregister your ematch:
  67  *      static int __init init_my_ematch(void)
  68  *      {
  69  *              return tcf_em_register(&my_ops);
  70  *      }
  71  *
  72  *      static void __exit exit_my_ematch(void)
  73  *      {
  74  *              return tcf_em_unregister(&my_ops);
  75  *      }
  76  *
  77  *      module_init(init_my_ematch);
  78  *      module_exit(exit_my_ematch);
  79  *
  80  *   4) By now you should have two more seconds left, barely enough to
  81  *      open up a beer to watch the compilation going.
  82  */
  83
  84 #include <linux/module.h>
  85 #include <linux/types.h>
  86 #include <linux/kernel.h>
  87 #include <linux/sched.h>
  88 #include <linux/mm.h>
  89 #include <linux/errno.h>
  90 #include <linux/interrupt.h>
  91 #include <linux/rtnetlink.h>
  92 #include <linux/skbuff.h>
  93 #include <net/pkt_cls.h>
  94
  95 static LIST_HEAD(ematch_ops);
  96 static DEFINE_RWLOCK(ematch_mod_lock);
  97
  98 static inline struct tcf_ematch_ops * tcf_em_lookup(u16 kind)
  99 {
 100         struct tcf_ematch_ops *e = NULL;
 101
 102         read_lock(&ematch_mod_lock);
 103         list_for_each_entry(e, &ematch_ops, link) {
 104                 if (kind == e->kind) {
 105                         if (!try_module_get(e->owner))
 106                                 e = NULL;
 107                         read_unlock(&ematch_mod_lock);
 108                         return e;
 109                 }
 110         }
 111         read_unlock(&ematch_mod_lock);
 112
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 /**
 117  * tcf_em_register - register an extended match
 118  *
 119  * @ops: ematch operations lookup table
 120  *
 121  * This function must be called by ematches to announce their presence.
 122  * The given @ops must have kind set to a unique identifier and the
 123  * callback match() must be implemented. All other callbacks are optional
 124  * and a fallback implementation is used instead.
 125  *
 126  * Returns -EEXISTS if an ematch of the same kind has already registered.
 127  */
 128 int tcf_em_register(struct tcf_ematch_ops *ops)
 129 {
 130         int err = -EEXIST;
 131         struct tcf_ematch_ops *e;
 132
 133         if (ops->match == NULL)
 134                 return -EINVAL;
 135
 136         write_lock(&ematch_mod_lock);
 137         list_for_each_entry(e, &ematch_ops, link)
 138                 if (ops->kind == e->kind)
 139                         goto errout;
 140
 141         list_add_tail(&ops->link, &ematch_ops);
 142         err = 0;
 143 errout:
 144         write_unlock(&ematch_mod_lock);
 145         return err;
 146 }
 147
 148 /**
 149  * tcf_em_unregister - unregster and extended match
 150  *
 151  * @ops: ematch operations lookup table
 152  *
 153  * This function must be called by ematches to announce their disappearance
 154  * for examples when the module gets unloaded. The @ops parameter must be
 155  * the same as the one used for registration.
 156  *
 157  * Returns -ENOENT if no matching ematch was found.
 158  */
 159 int tcf_em_unregister(struct tcf_ematch_ops *ops)
 160 {
 161         int err = 0;
 162         struct tcf_ematch_ops *e;
 163
 164         write_lock(&ematch_mod_lock);
 165         list_for_each_entry(e, &ematch_ops, link) {
 166                 if (e == ops) {
 167                         list_del(&e->link);
 168                         goto out;
 169                 }
 170         }
 171
 172         err = -ENOENT;
 173 out:
 174         write_unlock(&ematch_mod_lock);
 175         return err;
 176 }
 177
 178 static inline struct tcf_ematch * tcf_em_get_match(struct tcf_ematch_tree *tree,
 179                                                    int index)
 180 {
 181         return &tree->matches[index];
 182 }
 183
 184
 185 static int tcf_em_validate(struct tcf_proto *tp,
 186                            struct tcf_ematch_tree_hdr *tree_hdr,
 187                            struct tcf_ematch *em, struct rtattr *rta, int idx)
 188 {
 189         int err = -EINVAL;
 190         struct tcf_ematch_hdr *em_hdr = RTA_DATA(rta);
 191         int data_len = RTA_PAYLOAD(rta) - sizeof(*em_hdr);
 192         void *data = (void *) em_hdr + sizeof(*em_hdr);
 193
 194         if (!TCF_EM_REL_VALID(em_hdr->flags))
 195                 goto errout;
 196
 197         if (em_hdr->kind == TCF_EM_CONTAINER) {
 198                 /* Special ematch called "container", carries an index
 199                  * referencing an external ematch sequence. */
 200                 u32 ref;
 201
 202                 if (data_len < sizeof(ref))
 203                         goto errout;
 204                 ref = *(u32 *) data;
 205
 206                 if (ref >= tree_hdr->nmatches)
 207                         goto errout;
 208
 209                 /* We do not allow backward jumps to avoid loops and jumps
 210                  * to our own position are of course illegal. */
 211                 if (ref <= idx)
 212                         goto errout;
 213
 214
 215                 em->data = ref;
 216         } else {
 217                 /* Note: This lookup will increase the module refcnt
 218                  * of the ematch module referenced. In case of a failure,
 219                  * a destroy function is called by the underlying layer
 220                  * which automatically releases the reference again, therefore
 221                  * the module MUST not be given back under any circumstances
 222                  * here. Be aware, the destroy function assumes that the
 223                  * module is held if the ops field is non zero. */
 224                 em->ops = tcf_em_lookup(em_hdr->kind);
 225
 226                 if (em->ops == NULL) {
 227                         err = -ENOENT;
 228                         goto errout;
 229                 }
 230
 231                 /* ematch module provides expected length of data, so we
 232                  * can do a basic sanity check. */
 233                 if (em->ops->datalen && data_len < em->ops->datalen)
 234                         goto errout;
 235
 236                 if (em->ops->change) {
 237                         err = em->ops->change(tp, data, data_len, em);
 238                         if (err < 0)
 239                                 goto errout;
 240                 } else if (data_len > 0) {
 241                         /* ematch module doesn't provide an own change
 242                          * procedure and expects us to allocate and copy
 243                          * the ematch data.
 244                          *
 245                          * TCF_EM_SIMPLE may be specified stating that the
 246                          * data only consists of a u32 integer and the module
 247                          * does not expected a memory reference but rather
 248                          * the value carried. */
 249                         if (em_hdr->flags & TCF_EM_SIMPLE) {
 250                                 if (data_len < sizeof(u32))
 251                                         goto errout;
 252                                 em->data = *(u32 *) data;
 253                         } else {
 254                                 void *v = kmalloc(data_len, GFP_KERNEL);
 255                                 if (v == NULL) {
 256                                         err = -ENOBUFS;
 257                                         goto errout;
 258                                 }
 259                                 memcpy(v, data, data_len);
 260                                 em->data = (unsigned long) v;
 261                         }
 262                 }
 263         }
 264
 265         em->matchid = em_hdr->matchid;
 266         em->flags = em_hdr->flags;
 267         em->datalen = data_len;
 268
 269         err = 0;
 270 errout:
 271         return err;
 272 }
 273
 274 /**
 275  * tcf_em_tree_validate - validate ematch config TLV and build ematch tree
 276  *
 277  * @tp: classifier kind handle
 278  * @rta: ematch tree configuration TLV
 279  * @tree: destination ematch tree variable to store the resulting
 280  *        ematch tree.
 281  *
 282  * This function validates the given configuration TLV @rta and builds an
 283  * ematch tree in @tree. The resulting tree must later be copied into
 284  * the private classifier data using tcf_em_tree_change(). You MUST NOT
 285  * provide the ematch tree variable of the private classifier data directly,
 286  * the changes would not be locked properly.
 287  *
 288  * Returns a negative error code if the configuration TLV contains errors.
 289  */
 290 int tcf_em_tree_validate(struct tcf_proto *tp, struct rtattr *rta,
 291                          struct tcf_ematch_tree *tree)
 292 {
 293         int idx, list_len, matches_len, err = -EINVAL;
 294         struct rtattr *tb[TCA_EMATCH_TREE_MAX];
 295         struct rtattr *rt_match, *rt_hdr, *rt_list;
 296         struct tcf_ematch_tree_hdr *tree_hdr;
 297         struct tcf_ematch *em;
 298
 299         if (!rta) {
 300                 memset(tree, 0, sizeof(*tree));
 301                 return 0;
 302         }
 303
 304         if (rtattr_parse_nested(tb, TCA_EMATCH_TREE_MAX, rta) < 0)
 305                 goto errout;
 306
 307         rt_hdr = tb[TCA_EMATCH_TREE_HDR-1];
 308         rt_list = tb[TCA_EMATCH_TREE_LIST-1];
 309
 310         if (rt_hdr == NULL || rt_list == NULL)
 311                 goto errout;
 312
 313         if (RTA_PAYLOAD(rt_hdr) < sizeof(*tree_hdr) ||
 314             RTA_PAYLOAD(rt_list) < sizeof(*rt_match))
 315                 goto errout;
 316
 317         tree_hdr = RTA_DATA(rt_hdr);
 318         memcpy(&tree->hdr, tree_hdr, sizeof(*tree_hdr));
 319
 320         rt_match = RTA_DATA(rt_list);
 321         list_len = RTA_PAYLOAD(rt_list);
 322         matches_len = tree_hdr->nmatches * sizeof(*em);
 323
 324         tree->matches = kzalloc(matches_len, GFP_KERNEL);
 325         if (tree->matches == NULL)
 326                 goto errout;
 327
 328         /* We do not use rtattr_parse_nested here because the maximum
 329          * number of attributes is unknown. This saves us the allocation
 330          * for a tb buffer which would serve no purpose at all.
 331          *
 332          * The array of rt attributes is parsed in the order as they are
 333          * provided, their type must be incremental from 1 to n. Even
 334          * if it does not serve any real purpose, a failure of sticking
 335          * to this policy will result in parsing failure. */
 336         for (idx = 0; RTA_OK(rt_match, list_len); idx++) {
 337                 err = -EINVAL;
 338
 339                 if (rt_match->rta_type != (idx + 1))
 340                         goto errout_abort;
 341
 342                 if (idx >= tree_hdr->nmatches)
 343                         goto errout_abort;
 344
 345                 if (RTA_PAYLOAD(rt_match) < sizeof(struct tcf_ematch_hdr))
 346                         goto errout_abort;
 347
 348                 em = tcf_em_get_match(tree, idx);
 349
 350                 err = tcf_em_validate(tp, tree_hdr, em, rt_match, idx);
 351                 if (err < 0)
 352                         goto errout_abort;
 353
 354                 rt_match = RTA_NEXT(rt_match, list_len);
 355         }
 356
 357         /* Check if the number of matches provided by userspace actually
 358          * complies with the array of matches. The number was used for
 359          * the validation of references and a mismatch could lead to
 360          * undefined references during the matching process. */
 361         if (idx != tree_hdr->nmatches) {
 362                 err = -EINVAL;
 363                 goto errout_abort;
 364         }
 365
 366         err = 0;
 367 errout:
 368         return err;
 369
 370 errout_abort:
 371         tcf_em_tree_destroy(tp, tree);
 372         return err;
 373 }
 374
 375 /**
 376  * tcf_em_tree_destroy - destroy an ematch tree
 377  *
 378  * @tp: classifier kind handle
 379  * @tree: ematch tree to be deleted
 380  *
 381  * This functions destroys an ematch tree previously created by
 382  * tcf_em_tree_validate()/tcf_em_tree_change(). You must ensure that
 383  * the ematch tree is not in use before calling this function.
 384  */
 385 void tcf_em_tree_destroy(struct tcf_proto *tp, struct tcf_ematch_tree *tree)
 386 {
 387         int i;
 388
 389         if (tree->matches == NULL)
 390                 return;
 391
 392         for (i = 0; i < tree->hdr.nmatches; i++) {
 393                 struct tcf_ematch *em = tcf_em_get_match(tree, i);
 394
 395                 if (em->ops) {
 396                         if (em->ops->destroy)
 397                                 em->ops->destroy(tp, em);
 398                         else if (!tcf_em_is_simple(em) && em->data)
 399                                 kfree((void *) em->data);
 400                         module_put(em->ops->owner);
 401                 }
 402         }
 403
 404         tree->hdr.nmatches = 0;
 405         kfree(tree->matches);
 406 }
 407
 408 /**
 409  * tcf_em_tree_dump - dump ematch tree into a rtnl message
 410  *
 411  * @skb: skb holding the rtnl message
 412  * @t: ematch tree to be dumped
 413  * @tlv: TLV type to be used to encapsulate the tree
 414  *
 415  * This function dumps a ematch tree into a rtnl message. It is valid to
 416  * call this function while the ematch tree is in use.
 417  *
 418  * Returns -1 if the skb tailroom is insufficient.
 419  */
 420 int tcf_em_tree_dump(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch_tree *tree, int tlv)
 421 {
 422         int i;
 423         struct rtattr * top_start = (struct rtattr*) skb->tail;
 424         struct rtattr * list_start;
 425
 426         RTA_PUT(skb, tlv, 0, NULL);
 427         RTA_PUT(skb, TCA_EMATCH_TREE_HDR, sizeof(tree->hdr), &tree->hdr);
 428
 429         list_start = (struct rtattr *) skb->tail;
 430         RTA_PUT(skb, TCA_EMATCH_TREE_LIST, 0, NULL);
 431
 432         for (i = 0; i < tree->hdr.nmatches; i++) {
 433                 struct rtattr *match_start = (struct rtattr*) skb->tail;
 434                 struct tcf_ematch *em = tcf_em_get_match(tree, i);
 435                 struct tcf_ematch_hdr em_hdr = {
 436                         .kind = em->ops ? em->ops->kind : TCF_EM_CONTAINER,
 437                         .matchid = em->matchid,
 438                         .flags = em->flags
 439                 };
 440
 441                 RTA_PUT(skb, i+1, sizeof(em_hdr), &em_hdr);
 442
 443                 if (em->ops && em->ops->dump) {
 444                         if (em->ops->dump(skb, em) < 0)
 445                                 goto rtattr_failure;
 446                 } else if (tcf_em_is_container(em) || tcf_em_is_simple(em)) {
 447                         u32 u = em->data;
 448                         RTA_PUT_NOHDR(skb, sizeof(u), &u);
 449                 } else if (em->datalen > 0)
 450                         RTA_PUT_NOHDR(skb, em->datalen, (void *) em->data);
 451
 452                 match_start->rta_len = skb->tail - (u8*) match_start;
 453         }
 454
 455         list_start->rta_len = skb->tail - (u8 *) list_start;
 456         top_start->rta_len = skb->tail - (u8 *) top_start;
 457
 458         return 0;
 459
 460 rtattr_failure:
 461         return -1;
 462 }
 463
 464 static inline int tcf_em_match(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch *em,
 465                                struct tcf_pkt_info *info)
 466 {
 467         int r = em->ops->match(skb, em, info);
 468         return tcf_em_is_inverted(em) ? !r : r;
 469 }
 470
 471 /* Do not use this function directly, use tcf_em_tree_match instead */
 472 int __tcf_em_tree_match(struct sk_buff *skb, struct tcf_ematch_tree *tree,
 473                         struct tcf_pkt_info *info)
 474 {
 475         int stackp = 0, match_idx = 0, res = 0;
 476         struct tcf_ematch *cur_match;
 477         int stack[CONFIG_NET_EMATCH_STACK];
 478
 479 proceed:
 480         while (match_idx < tree->hdr.nmatches) {
 481                 cur_match = tcf_em_get_match(tree, match_idx);
 482
 483                 if (tcf_em_is_container(cur_match)) {
 484                         if (unlikely(stackp >= CONFIG_NET_EMATCH_STACK))
 485                                 goto stack_overflow;
 486
 487                         stack[stackp++] = match_idx;
 488                         match_idx = cur_match->data;
 489                         goto proceed;
 490                 }
 491
 492                 res = tcf_em_match(skb, cur_match, info);
 493
 494                 if (tcf_em_early_end(cur_match, res))
 495                         break;
 496
 497                 match_idx++;
 498         }
 499
 500 pop_stack:
 501         if (stackp > 0) {
 502                 match_idx = stack[--stackp];
 503                 cur_match = tcf_em_get_match(tree, match_idx);
 504
 505                 if (tcf_em_early_end(cur_match, res))
 506                         goto pop_stack;
 507                 else {
 508                         match_idx++;
 509                         goto proceed;
 510                 }
 511         }
 512
 513         return res;
 514
 515 stack_overflow:
 516         if (net_ratelimit())
 517                 printk("Local stack overflow, increase NET_EMATCH_STACK\n");
 518         return -1;
 519 }
 520
 521 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_register);
 522 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_unregister);
 523 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_tree_validate);
 524 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_tree_destroy);
 525 EXPORT_SYMBOL(tcf_em_tree_dump);
 526 EXPORT_SYMBOL(__tcf_em_tree_match);