datapath/flow.c

   1 /*
   2  * Distributed under the terms of the GNU GPL version 2.
   3  * Copyright (c) 2007, 2008, 2009, 2010 Nicira Networks.
   4  *
   5  * Significant portions of this file may be copied from parts of the Linux
   6  * kernel, by Linus Torvalds and others.
   7  */
   8
   9 #include "flow.h"
  10 #include "datapath.h"
  11 #include <linux/netdevice.h>
  12 #include <linux/etherdevice.h>
  13 #include <linux/if_ether.h>
  14 #include <linux/if_vlan.h>
  15 #include <net/llc_pdu.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/jhash.h>
  18 #include <linux/jiffies.h>
  19 #include <linux/llc.h>
  20 #include <linux/module.h>
  21 #include <linux/in.h>
  22 #include <linux/rcupdate.h>
  23 #include <linux/if_arp.h>
  24 #include <linux/if_ether.h>
  25 #include <linux/ip.h>
  26 #include <linux/tcp.h>
  27 #include <linux/udp.h>
  28 #include <linux/icmp.h>
  29 #include <net/inet_ecn.h>
  30 #include <net/ip.h>
  31
  32 #include "compat.h"
  33
  34 struct kmem_cache *flow_cache;
  35 static unsigned int hash_seed;
  36
  37 static inline bool arphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  38 {
  39         int nh_ofs = skb_network_offset(skb);
  40         return pskb_may_pull(skb, nh_ofs + sizeof(struct arp_eth_header));
  41 }
  42
  43 static inline bool iphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  44 {
  45         int nh_ofs = skb_network_offset(skb);
  46         if (skb->len >= nh_ofs + sizeof(struct iphdr)) {
  47                 int ip_len = ip_hdrlen(skb);
  48                 return (ip_len >= sizeof(struct iphdr)
  49                         && pskb_may_pull(skb, nh_ofs + ip_len));
  50         }
  51         return false;
  52 }
  53
  54 static inline bool tcphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  55 {
  56         int th_ofs = skb_transport_offset(skb);
  57         if (pskb_may_pull(skb, th_ofs + sizeof(struct tcphdr))) {
  58                 int tcp_len = tcp_hdrlen(skb);
  59                 return (tcp_len >= sizeof(struct tcphdr)
  60                         && skb->len >= th_ofs + tcp_len);
  61         }
  62         return false;
  63 }
  64
  65 static inline bool udphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  66 {
  67         int th_ofs = skb_transport_offset(skb);
  68         return pskb_may_pull(skb, th_ofs + sizeof(struct udphdr));
  69 }
  70
  71 static inline bool icmphdr_ok(struct sk_buff *skb)
  72 {
  73         int th_ofs = skb_transport_offset(skb);
  74         return pskb_may_pull(skb, th_ofs + sizeof(struct icmphdr));
  75 }
  76
  77 #define TCP_FLAGS_OFFSET 13
  78 #define TCP_FLAG_MASK 0x3f
  79
  80 void flow_used(struct sw_flow *flow, struct sk_buff *skb)
  81 {
  82         u8 tcp_flags = 0;
  83
  84         if (flow->key.dl_type == htons(ETH_P_IP) &&
  85             flow->key.nw_proto == IPPROTO_TCP) {
  86                 u8 *tcp = (u8 *)tcp_hdr(skb);
  87                 tcp_flags = *(tcp + TCP_FLAGS_OFFSET) & TCP_FLAG_MASK;
  88         }
  89
  90         spin_lock_bh(&flow->lock);
  91         flow->used = jiffies;
  92         flow->packet_count++;
  93         flow->byte_count += skb->len;
  94         flow->tcp_flags |= tcp_flags;
  95         spin_unlock_bh(&flow->lock);
  96 }
  97
  98 struct sw_flow_actions *flow_actions_alloc(size_t n_actions)
  99 {
 100         struct sw_flow_actions *sfa;
 101
 102         if (n_actions > (PAGE_SIZE - sizeof *sfa) / sizeof(union odp_action))
 103                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 104
 105         sfa = kmalloc(sizeof *sfa + n_actions * sizeof(union odp_action),
 106                       GFP_KERNEL);
 107         if (!sfa)
 108                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 109
 110         sfa->n_actions = n_actions;
 111         return sfa;
 112 }
 113
 114
 115 /* Frees 'flow' immediately. */
 116 static void flow_free(struct sw_flow *flow)
 117 {
 118         if (unlikely(!flow))
 119                 return;
 120         kfree(flow->sf_acts);
 121         kmem_cache_free(flow_cache, flow);
 122 }
 123
 124 void flow_free_tbl(struct tbl_node *node)
 125 {
 126         struct sw_flow *flow = flow_cast(node);
 127         flow_free(flow);
 128 }
 129
 130 /* RCU callback used by flow_deferred_free. */
 131 static void rcu_free_flow_callback(struct rcu_head *rcu)
 132 {
 133         struct sw_flow *flow = container_of(rcu, struct sw_flow, rcu);
 134         flow_free(flow);
 135 }
 136
 137 /* Schedules 'flow' to be freed after the next RCU grace period.
 138  * The caller must hold rcu_read_lock for this to be sensible. */
 139 void flow_deferred_free(struct sw_flow *flow)
 140 {
 141         call_rcu(&flow->rcu, rcu_free_flow_callback);
 142 }
 143
 144 /* RCU callback used by flow_deferred_free_acts. */
 145 static void rcu_free_acts_callback(struct rcu_head *rcu)
 146 {
 147         struct sw_flow_actions *sf_acts = container_of(rcu,
 148                         struct sw_flow_actions, rcu);
 149         kfree(sf_acts);
 150 }
 151
 152 /* Schedules 'sf_acts' to be freed after the next RCU grace period.
 153  * The caller must hold rcu_read_lock for this to be sensible. */
 154 void flow_deferred_free_acts(struct sw_flow_actions *sf_acts)
 155 {
 156         call_rcu(&sf_acts->rcu, rcu_free_acts_callback);
 157 }
 158
 159 static void parse_vlan(struct sk_buff *skb, struct odp_flow_key *key)
 160 {
 161         struct qtag_prefix {
 162                 __be16 eth_type; /* ETH_P_8021Q */
 163                 __be16 tci;
 164         };
 165         struct qtag_prefix *qp;
 166
 167         if (skb->len < sizeof(struct qtag_prefix) + sizeof(__be16))
 168                 return;
 169
 170         qp = (struct qtag_prefix *) skb->data;
 171         key->dl_vlan = qp->tci & htons(VLAN_VID_MASK);
 172         key->dl_vlan_pcp = (ntohs(qp->tci) & VLAN_PCP_MASK) >> VLAN_PCP_SHIFT;
 173         __skb_pull(skb, sizeof(struct qtag_prefix));
 174 }
 175
 176 static __be16 parse_ethertype(struct sk_buff *skb)
 177 {
 178         struct llc_snap_hdr {
 179                 u8  dsap;  /* Always 0xAA */
 180                 u8  ssap;  /* Always 0xAA */
 181                 u8  ctrl;
 182                 u8  oui[3];
 183                 u16 ethertype;
 184         };
 185         struct llc_snap_hdr *llc;
 186         __be16 proto;
 187
 188         proto = *(__be16 *) skb->data;
 189         __skb_pull(skb, sizeof(__be16));
 190
 191         if (ntohs(proto) >= ODP_DL_TYPE_ETH2_CUTOFF)
 192                 return proto;
 193
 194         if (unlikely(skb->len < sizeof(struct llc_snap_hdr)))
 195                 return htons(ODP_DL_TYPE_NOT_ETH_TYPE);
 196
 197         llc = (struct llc_snap_hdr *) skb->data;
 198         if (llc->dsap != LLC_SAP_SNAP ||
 199             llc->ssap != LLC_SAP_SNAP ||
 200             (llc->oui[0] | llc->oui[1] | llc->oui[2]) != 0)
 201                 return htons(ODP_DL_TYPE_NOT_ETH_TYPE);
 202
 203         __skb_pull(skb, sizeof(struct llc_snap_hdr));
 204         return llc->ethertype;
 205 }
 206
 207 /**
 208  * flow_extract - extracts a flow key from an Ethernet frame.
 209  * @skb: sk_buff that contains the frame, with skb->data pointing to the
 210  * Ethernet header
 211  * @in_port: port number on which @skb was received.
 212  * @key: output flow key
 213  *
 214  * The caller must ensure that skb->len >= ETH_HLEN.
 215  *
 216  * Sets OVS_CB(skb)->is_frag to %true if @skb is an IPv4 fragment, otherwise to
 217  * %false.
 218  */
 219 int flow_extract(struct sk_buff *skb, u16 in_port, struct odp_flow_key *key)
 220 {
 221         struct ethhdr *eth;
 222
 223         memset(key, 0, sizeof *key);
 224         key->tun_id = OVS_CB(skb)->tun_id;
 225         key->in_port = in_port;
 226         key->dl_vlan = htons(ODP_VLAN_NONE);
 227         OVS_CB(skb)->is_frag = false;
 228
 229         if (!pskb_may_pull(skb, min(skb->len, 64u)))
 230                 return 0;
 231
 232         skb_reset_mac_header(skb);
 233
 234         /* Link layer. */
 235         eth = eth_hdr(skb);
 236         memcpy(key->dl_src, eth->h_source, ETH_ALEN);
 237         memcpy(key->dl_dst, eth->h_dest, ETH_ALEN);
 238
 239         /* dl_type, dl_vlan, dl_vlan_pcp. */
 240         __skb_pull(skb, 2 * ETH_ALEN);
 241         if (eth->h_proto == htons(ETH_P_8021Q))
 242                 parse_vlan(skb, key);
 243         key->dl_type = parse_ethertype(skb);
 244         skb_reset_network_header(skb);
 245         __skb_push(skb, skb->data - (unsigned char *)eth);
 246
 247         /* Network layer. */
 248         if (key->dl_type == htons(ETH_P_IP) && iphdr_ok(skb)) {
 249                 struct iphdr *nh = ip_hdr(skb);
 250                 int th_ofs = skb_network_offset(skb) + nh->ihl * 4;
 251                 key->nw_src = nh->saddr;
 252                 key->nw_dst = nh->daddr;
 253                 key->nw_tos = nh->tos & ~INET_ECN_MASK;
 254                 key->nw_proto = nh->protocol;
 255                 skb_set_transport_header(skb, th_ofs);
 256
 257                 /* Transport layer. */
 258                 if (!(nh->frag_off & htons(IP_MF | IP_OFFSET))) {
 259                         if (key->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
 260                                 if (tcphdr_ok(skb)) {
 261                                         struct tcphdr *tcp = tcp_hdr(skb);
 262                                         key->tp_src = tcp->source;
 263                                         key->tp_dst = tcp->dest;
 264                                 } else {
 265                                         /* Avoid tricking other code into
 266                                          * thinking that this packet has an L4
 267                                          * header. */
 268                                         key->nw_proto = 0;
 269                                 }
 270                         } else if (key->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
 271                                 if (udphdr_ok(skb)) {
 272                                         struct udphdr *udp = udp_hdr(skb);
 273                                         key->tp_src = udp->source;
 274                                         key->tp_dst = udp->dest;
 275                                 } else {
 276                                         /* Avoid tricking other code into
 277                                          * thinking that this packet has an L4
 278                                          * header. */
 279                                         key->nw_proto = 0;
 280                                 }
 281                         } else if (key->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
 282                                 if (icmphdr_ok(skb)) {
 283                                         struct icmphdr *icmp = icmp_hdr(skb);
 284                                         /* The ICMP type and code fields use the 16-bit
 285                                          * transport port fields, so we need to store them
 286                                          * in 16-bit network byte order. */
 287                                         key->tp_src = htons(icmp->type);
 288                                         key->tp_dst = htons(icmp->code);
 289                                 } else {
 290                                         /* Avoid tricking other code into
 291                                          * thinking that this packet has an L4
 292                                          * header. */
 293                                         key->nw_proto = 0;
 294                                 }
 295                         }
 296                 } else {
 297                         OVS_CB(skb)->is_frag = true;
 298                 }
 299         } else if (key->dl_type == htons(ETH_P_ARP) && arphdr_ok(skb)) {
 300                 struct arp_eth_header *arp;
 301
 302                 arp = (struct arp_eth_header *)skb_network_header(skb);
 303
 304                 if (arp->ar_hrd == htons(ARPHRD_ETHER)
 305                                 && arp->ar_pro == htons(ETH_P_IP)
 306                                 && arp->ar_hln == ETH_ALEN
 307                                 && arp->ar_pln == 4) {
 308
 309                         /* We only match on the lower 8 bits of the opcode. */
 310                         if (ntohs(arp->ar_op) <= 0xff) {
 311                                 key->nw_proto = ntohs(arp->ar_op);
 312                         }
 313
 314                         if (key->nw_proto == ARPOP_REQUEST
 315                                         || key->nw_proto == ARPOP_REPLY) {
 316                                 memcpy(&key->nw_src, arp->ar_sip, sizeof(key->nw_src));
 317                                 memcpy(&key->nw_dst, arp->ar_tip, sizeof(key->nw_dst));
 318                         }
 319                 }
 320         } else {
 321                 skb_reset_transport_header(skb);
 322         }
 323         return 0;
 324 }
 325
 326 u32 flow_hash(const struct odp_flow_key *key)
 327 {
 328         return jhash2((u32*)key, sizeof *key / sizeof(u32), hash_seed);
 329 }
 330
 331 int flow_cmp(const struct tbl_node *node, void *key2_)
 332 {
 333         const struct odp_flow_key *key1 = &flow_cast(node)->key;
 334         const struct odp_flow_key *key2 = key2_;
 335
 336         return !memcmp(key1, key2, sizeof(struct odp_flow_key));
 337 }
 338
 339 /* Initializes the flow module.
 340  * Returns zero if successful or a negative error code. */
 341 int flow_init(void)
 342 {
 343         flow_cache = kmem_cache_create("sw_flow", sizeof(struct sw_flow), 0,
 344                                         0, NULL);
 345         if (flow_cache == NULL)
 346                 return -ENOMEM;
 347
 348         get_random_bytes(&hash_seed, sizeof hash_seed);
 349
 350         return 0;
 351 }
 352
 353 /* Uninitializes the flow module. */
 354 void flow_exit(void)
 355 {
 356         kmem_cache_destroy(flow_cache);
 357 }