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