Merge branch 'md-next' into md-linus
[linux-2.6-block.git] / drivers / net / vrf.c
1 /*
2  * vrf.c: device driver to encapsulate a VRF space
3  *
4  * Copyright (c) 2015 Cumulus Networks. All rights reserved.
5  * Copyright (c) 2015 Shrijeet Mukherjee <shm@cumulusnetworks.com>
6  * Copyright (c) 2015 David Ahern <dsa@cumulusnetworks.com>
7  *
8  * Based on dummy, team and ipvlan drivers
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  */
15
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <linux/netdevice.h>
19 #include <linux/etherdevice.h>
20 #include <linux/ip.h>
21 #include <linux/init.h>
22 #include <linux/moduleparam.h>
23 #include <linux/netfilter.h>
24 #include <linux/rtnetlink.h>
25 #include <net/rtnetlink.h>
26 #include <linux/u64_stats_sync.h>
27 #include <linux/hashtable.h>
28
29 #include <linux/inetdevice.h>
30 #include <net/arp.h>
31 #include <net/ip.h>
32 #include <net/ip_fib.h>
33 #include <net/ip6_fib.h>
34 #include <net/ip6_route.h>
35 #include <net/route.h>
36 #include <net/addrconf.h>
37 #include <net/l3mdev.h>
38 #include <net/fib_rules.h>
39
40 #define DRV_NAME        "vrf"
41 #define DRV_VERSION     "1.0"
42
43 #define FIB_RULE_PREF  1000       /* default preference for FIB rules */
44 static bool add_fib_rules = true;
45
46 struct net_vrf {
47         struct rtable __rcu     *rth;
48         struct rtable __rcu     *rth_local;
49         struct rt6_info __rcu   *rt6;
50         struct rt6_info __rcu   *rt6_local;
51         u32                     tb_id;
52 };
53
54 struct pcpu_dstats {
55         u64                     tx_pkts;
56         u64                     tx_bytes;
57         u64                     tx_drps;
58         u64                     rx_pkts;
59         u64                     rx_bytes;
60         u64                     rx_drps;
61         struct u64_stats_sync   syncp;
62 };
63
64 static void vrf_rx_stats(struct net_device *dev, int len)
65 {
66         struct pcpu_dstats *dstats = this_cpu_ptr(dev->dstats);
67
68         u64_stats_update_begin(&dstats->syncp);
69         dstats->rx_pkts++;
70         dstats->rx_bytes += len;
71         u64_stats_update_end(&dstats->syncp);
72 }
73
74 static void vrf_tx_error(struct net_device *vrf_dev, struct sk_buff *skb)
75 {
76         vrf_dev->stats.tx_errors++;
77         kfree_skb(skb);
78 }
79
80 static struct rtnl_link_stats64 *vrf_get_stats64(struct net_device *dev,
81                                                  struct rtnl_link_stats64 *stats)
82 {
83         int i;
84
85         for_each_possible_cpu(i) {
86                 const struct pcpu_dstats *dstats;
87                 u64 tbytes, tpkts, tdrops, rbytes, rpkts;
88                 unsigned int start;
89
90                 dstats = per_cpu_ptr(dev->dstats, i);
91                 do {
92                         start = u64_stats_fetch_begin_irq(&dstats->syncp);
93                         tbytes = dstats->tx_bytes;
94                         tpkts = dstats->tx_pkts;
95                         tdrops = dstats->tx_drps;
96                         rbytes = dstats->rx_bytes;
97                         rpkts = dstats->rx_pkts;
98                 } while (u64_stats_fetch_retry_irq(&dstats->syncp, start));
99                 stats->tx_bytes += tbytes;
100                 stats->tx_packets += tpkts;
101                 stats->tx_dropped += tdrops;
102                 stats->rx_bytes += rbytes;
103                 stats->rx_packets += rpkts;
104         }
105         return stats;
106 }
107
108 /* Local traffic destined to local address. Reinsert the packet to rx
109  * path, similar to loopback handling.
110  */
111 static int vrf_local_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev,
112                           struct dst_entry *dst)
113 {
114         int len = skb->len;
115
116         skb_orphan(skb);
117
118         skb_dst_set(skb, dst);
119         skb_dst_force(skb);
120
121         /* set pkt_type to avoid skb hitting packet taps twice -
122          * once on Tx and again in Rx processing
123          */
124         skb->pkt_type = PACKET_LOOPBACK;
125
126         skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
127
128         if (likely(netif_rx(skb) == NET_RX_SUCCESS))
129                 vrf_rx_stats(dev, len);
130         else
131                 this_cpu_inc(dev->dstats->rx_drps);
132
133         return NETDEV_TX_OK;
134 }
135
136 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
137 static int vrf_ip6_local_out(struct net *net, struct sock *sk,
138                              struct sk_buff *skb)
139 {
140         int err;
141
142         err = nf_hook(NFPROTO_IPV6, NF_INET_LOCAL_OUT, net,
143                       sk, skb, NULL, skb_dst(skb)->dev, dst_output);
144
145         if (likely(err == 1))
146                 err = dst_output(net, sk, skb);
147
148         return err;
149 }
150
151 static netdev_tx_t vrf_process_v6_outbound(struct sk_buff *skb,
152                                            struct net_device *dev)
153 {
154         const struct ipv6hdr *iph = ipv6_hdr(skb);
155         struct net *net = dev_net(skb->dev);
156         struct flowi6 fl6 = {
157                 /* needed to match OIF rule */
158                 .flowi6_oif = dev->ifindex,
159                 .flowi6_iif = LOOPBACK_IFINDEX,
160                 .daddr = iph->daddr,
161                 .saddr = iph->saddr,
162                 .flowlabel = ip6_flowinfo(iph),
163                 .flowi6_mark = skb->mark,
164                 .flowi6_proto = iph->nexthdr,
165                 .flowi6_flags = FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF,
166         };
167         int ret = NET_XMIT_DROP;
168         struct dst_entry *dst;
169         struct dst_entry *dst_null = &net->ipv6.ip6_null_entry->dst;
170
171         dst = ip6_route_output(net, NULL, &fl6);
172         if (dst == dst_null)
173                 goto err;
174
175         skb_dst_drop(skb);
176
177         /* if dst.dev is loopback or the VRF device again this is locally
178          * originated traffic destined to a local address. Short circuit
179          * to Rx path using our local dst
180          */
181         if (dst->dev == net->loopback_dev || dst->dev == dev) {
182                 struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
183                 struct rt6_info *rt6_local;
184
185                 /* release looked up dst and use cached local dst */
186                 dst_release(dst);
187
188                 rcu_read_lock();
189
190                 rt6_local = rcu_dereference(vrf->rt6_local);
191                 if (unlikely(!rt6_local)) {
192                         rcu_read_unlock();
193                         goto err;
194                 }
195
196                 /* Ordering issue: cached local dst is created on newlink
197                  * before the IPv6 initialization. Using the local dst
198                  * requires rt6i_idev to be set so make sure it is.
199                  */
200                 if (unlikely(!rt6_local->rt6i_idev)) {
201                         rt6_local->rt6i_idev = in6_dev_get(dev);
202                         if (!rt6_local->rt6i_idev) {
203                                 rcu_read_unlock();
204                                 goto err;
205                         }
206                 }
207
208                 dst = &rt6_local->dst;
209                 dst_hold(dst);
210
211                 rcu_read_unlock();
212
213                 return vrf_local_xmit(skb, dev, &rt6_local->dst);
214         }
215
216         skb_dst_set(skb, dst);
217
218         /* strip the ethernet header added for pass through VRF device */
219         __skb_pull(skb, skb_network_offset(skb));
220
221         ret = vrf_ip6_local_out(net, skb->sk, skb);
222         if (unlikely(net_xmit_eval(ret)))
223                 dev->stats.tx_errors++;
224         else
225                 ret = NET_XMIT_SUCCESS;
226
227         return ret;
228 err:
229         vrf_tx_error(dev, skb);
230         return NET_XMIT_DROP;
231 }
232 #else
233 static netdev_tx_t vrf_process_v6_outbound(struct sk_buff *skb,
234                                            struct net_device *dev)
235 {
236         vrf_tx_error(dev, skb);
237         return NET_XMIT_DROP;
238 }
239 #endif
240
241 /* based on ip_local_out; can't use it b/c the dst is switched pointing to us */
242 static int vrf_ip_local_out(struct net *net, struct sock *sk,
243                             struct sk_buff *skb)
244 {
245         int err;
246
247         err = nf_hook(NFPROTO_IPV4, NF_INET_LOCAL_OUT, net, sk,
248                       skb, NULL, skb_dst(skb)->dev, dst_output);
249         if (likely(err == 1))
250                 err = dst_output(net, sk, skb);
251
252         return err;
253 }
254
255 static netdev_tx_t vrf_process_v4_outbound(struct sk_buff *skb,
256                                            struct net_device *vrf_dev)
257 {
258         struct iphdr *ip4h = ip_hdr(skb);
259         int ret = NET_XMIT_DROP;
260         struct flowi4 fl4 = {
261                 /* needed to match OIF rule */
262                 .flowi4_oif = vrf_dev->ifindex,
263                 .flowi4_iif = LOOPBACK_IFINDEX,
264                 .flowi4_tos = RT_TOS(ip4h->tos),
265                 .flowi4_flags = FLOWI_FLAG_ANYSRC | FLOWI_FLAG_SKIP_NH_OIF,
266                 .daddr = ip4h->daddr,
267         };
268         struct net *net = dev_net(vrf_dev);
269         struct rtable *rt;
270
271         rt = ip_route_output_flow(net, &fl4, NULL);
272         if (IS_ERR(rt))
273                 goto err;
274
275         skb_dst_drop(skb);
276
277         /* if dst.dev is loopback or the VRF device again this is locally
278          * originated traffic destined to a local address. Short circuit
279          * to Rx path using our local dst
280          */
281         if (rt->dst.dev == net->loopback_dev || rt->dst.dev == vrf_dev) {
282                 struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
283                 struct rtable *rth_local;
284                 struct dst_entry *dst = NULL;
285
286                 ip_rt_put(rt);
287
288                 rcu_read_lock();
289
290                 rth_local = rcu_dereference(vrf->rth_local);
291                 if (likely(rth_local)) {
292                         dst = &rth_local->dst;
293                         dst_hold(dst);
294                 }
295
296                 rcu_read_unlock();
297
298                 if (unlikely(!dst))
299                         goto err;
300
301                 return vrf_local_xmit(skb, vrf_dev, dst);
302         }
303
304         skb_dst_set(skb, &rt->dst);
305
306         /* strip the ethernet header added for pass through VRF device */
307         __skb_pull(skb, skb_network_offset(skb));
308
309         if (!ip4h->saddr) {
310                 ip4h->saddr = inet_select_addr(skb_dst(skb)->dev, 0,
311                                                RT_SCOPE_LINK);
312         }
313
314         ret = vrf_ip_local_out(dev_net(skb_dst(skb)->dev), skb->sk, skb);
315         if (unlikely(net_xmit_eval(ret)))
316                 vrf_dev->stats.tx_errors++;
317         else
318                 ret = NET_XMIT_SUCCESS;
319
320 out:
321         return ret;
322 err:
323         vrf_tx_error(vrf_dev, skb);
324         goto out;
325 }
326
327 static netdev_tx_t is_ip_tx_frame(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
328 {
329         switch (skb->protocol) {
330         case htons(ETH_P_IP):
331                 return vrf_process_v4_outbound(skb, dev);
332         case htons(ETH_P_IPV6):
333                 return vrf_process_v6_outbound(skb, dev);
334         default:
335                 vrf_tx_error(dev, skb);
336                 return NET_XMIT_DROP;
337         }
338 }
339
340 static netdev_tx_t vrf_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
341 {
342         netdev_tx_t ret = is_ip_tx_frame(skb, dev);
343
344         if (likely(ret == NET_XMIT_SUCCESS || ret == NET_XMIT_CN)) {
345                 struct pcpu_dstats *dstats = this_cpu_ptr(dev->dstats);
346
347                 u64_stats_update_begin(&dstats->syncp);
348                 dstats->tx_pkts++;
349                 dstats->tx_bytes += skb->len;
350                 u64_stats_update_end(&dstats->syncp);
351         } else {
352                 this_cpu_inc(dev->dstats->tx_drps);
353         }
354
355         return ret;
356 }
357
358 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
359 /* modelled after ip6_finish_output2 */
360 static int vrf_finish_output6(struct net *net, struct sock *sk,
361                               struct sk_buff *skb)
362 {
363         struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
364         struct net_device *dev = dst->dev;
365         struct neighbour *neigh;
366         struct in6_addr *nexthop;
367         int ret;
368
369         skb->protocol = htons(ETH_P_IPV6);
370         skb->dev = dev;
371
372         rcu_read_lock_bh();
373         nexthop = rt6_nexthop((struct rt6_info *)dst, &ipv6_hdr(skb)->daddr);
374         neigh = __ipv6_neigh_lookup_noref(dst->dev, nexthop);
375         if (unlikely(!neigh))
376                 neigh = __neigh_create(&nd_tbl, nexthop, dst->dev, false);
377         if (!IS_ERR(neigh)) {
378                 ret = dst_neigh_output(dst, neigh, skb);
379                 rcu_read_unlock_bh();
380                 return ret;
381         }
382         rcu_read_unlock_bh();
383
384         IP6_INC_STATS(dev_net(dst->dev),
385                       ip6_dst_idev(dst), IPSTATS_MIB_OUTNOROUTES);
386         kfree_skb(skb);
387         return -EINVAL;
388 }
389
390 /* modelled after ip6_output */
391 static int vrf_output6(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
392 {
393         return NF_HOOK_COND(NFPROTO_IPV6, NF_INET_POST_ROUTING,
394                             net, sk, skb, NULL, skb_dst(skb)->dev,
395                             vrf_finish_output6,
396                             !(IP6CB(skb)->flags & IP6SKB_REROUTED));
397 }
398
399 /* set dst on skb to send packet to us via dev_xmit path. Allows
400  * packet to go through device based features such as qdisc, netfilter
401  * hooks and packet sockets with skb->dev set to vrf device.
402  */
403 static struct sk_buff *vrf_ip6_out(struct net_device *vrf_dev,
404                                    struct sock *sk,
405                                    struct sk_buff *skb)
406 {
407         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
408         struct dst_entry *dst = NULL;
409         struct rt6_info *rt6;
410
411         /* don't divert link scope packets */
412         if (rt6_need_strict(&ipv6_hdr(skb)->daddr))
413                 return skb;
414
415         rcu_read_lock();
416
417         rt6 = rcu_dereference(vrf->rt6);
418         if (likely(rt6)) {
419                 dst = &rt6->dst;
420                 dst_hold(dst);
421         }
422
423         rcu_read_unlock();
424
425         if (unlikely(!dst)) {
426                 vrf_tx_error(vrf_dev, skb);
427                 return NULL;
428         }
429
430         skb_dst_drop(skb);
431         skb_dst_set(skb, dst);
432
433         return skb;
434 }
435
436 /* holding rtnl */
437 static void vrf_rt6_release(struct net_device *dev, struct net_vrf *vrf)
438 {
439         struct rt6_info *rt6 = rtnl_dereference(vrf->rt6);
440         struct rt6_info *rt6_local = rtnl_dereference(vrf->rt6_local);
441         struct net *net = dev_net(dev);
442         struct dst_entry *dst;
443
444         RCU_INIT_POINTER(vrf->rt6, NULL);
445         RCU_INIT_POINTER(vrf->rt6_local, NULL);
446         synchronize_rcu();
447
448         /* move dev in dst's to loopback so this VRF device can be deleted
449          * - based on dst_ifdown
450          */
451         if (rt6) {
452                 dst = &rt6->dst;
453                 dev_put(dst->dev);
454                 dst->dev = net->loopback_dev;
455                 dev_hold(dst->dev);
456                 dst_release(dst);
457         }
458
459         if (rt6_local) {
460                 if (rt6_local->rt6i_idev)
461                         in6_dev_put(rt6_local->rt6i_idev);
462
463                 dst = &rt6_local->dst;
464                 dev_put(dst->dev);
465                 dst->dev = net->loopback_dev;
466                 dev_hold(dst->dev);
467                 dst_release(dst);
468         }
469 }
470
471 static int vrf_rt6_create(struct net_device *dev)
472 {
473         int flags = DST_HOST | DST_NOPOLICY | DST_NOXFRM | DST_NOCACHE;
474         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
475         struct net *net = dev_net(dev);
476         struct fib6_table *rt6i_table;
477         struct rt6_info *rt6, *rt6_local;
478         int rc = -ENOMEM;
479
480         /* IPv6 can be CONFIG enabled and then disabled runtime */
481         if (!ipv6_mod_enabled())
482                 return 0;
483
484         rt6i_table = fib6_new_table(net, vrf->tb_id);
485         if (!rt6i_table)
486                 goto out;
487
488         /* create a dst for routing packets out a VRF device */
489         rt6 = ip6_dst_alloc(net, dev, flags);
490         if (!rt6)
491                 goto out;
492
493         dst_hold(&rt6->dst);
494
495         rt6->rt6i_table = rt6i_table;
496         rt6->dst.output = vrf_output6;
497
498         /* create a dst for local routing - packets sent locally
499          * to local address via the VRF device as a loopback
500          */
501         rt6_local = ip6_dst_alloc(net, dev, flags);
502         if (!rt6_local) {
503                 dst_release(&rt6->dst);
504                 goto out;
505         }
506
507         dst_hold(&rt6_local->dst);
508
509         rt6_local->rt6i_idev  = in6_dev_get(dev);
510         rt6_local->rt6i_flags = RTF_UP | RTF_NONEXTHOP | RTF_LOCAL;
511         rt6_local->rt6i_table = rt6i_table;
512         rt6_local->dst.input  = ip6_input;
513
514         rcu_assign_pointer(vrf->rt6, rt6);
515         rcu_assign_pointer(vrf->rt6_local, rt6_local);
516
517         rc = 0;
518 out:
519         return rc;
520 }
521 #else
522 static struct sk_buff *vrf_ip6_out(struct net_device *vrf_dev,
523                                    struct sock *sk,
524                                    struct sk_buff *skb)
525 {
526         return skb;
527 }
528
529 static void vrf_rt6_release(struct net_device *dev, struct net_vrf *vrf)
530 {
531 }
532
533 static int vrf_rt6_create(struct net_device *dev)
534 {
535         return 0;
536 }
537 #endif
538
539 /* modelled after ip_finish_output2 */
540 static int vrf_finish_output(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
541 {
542         struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
543         struct rtable *rt = (struct rtable *)dst;
544         struct net_device *dev = dst->dev;
545         unsigned int hh_len = LL_RESERVED_SPACE(dev);
546         struct neighbour *neigh;
547         u32 nexthop;
548         int ret = -EINVAL;
549
550         /* Be paranoid, rather than too clever. */
551         if (unlikely(skb_headroom(skb) < hh_len && dev->header_ops)) {
552                 struct sk_buff *skb2;
553
554                 skb2 = skb_realloc_headroom(skb, LL_RESERVED_SPACE(dev));
555                 if (!skb2) {
556                         ret = -ENOMEM;
557                         goto err;
558                 }
559                 if (skb->sk)
560                         skb_set_owner_w(skb2, skb->sk);
561
562                 consume_skb(skb);
563                 skb = skb2;
564         }
565
566         rcu_read_lock_bh();
567
568         nexthop = (__force u32)rt_nexthop(rt, ip_hdr(skb)->daddr);
569         neigh = __ipv4_neigh_lookup_noref(dev, nexthop);
570         if (unlikely(!neigh))
571                 neigh = __neigh_create(&arp_tbl, &nexthop, dev, false);
572         if (!IS_ERR(neigh))
573                 ret = dst_neigh_output(dst, neigh, skb);
574
575         rcu_read_unlock_bh();
576 err:
577         if (unlikely(ret < 0))
578                 vrf_tx_error(skb->dev, skb);
579         return ret;
580 }
581
582 static int vrf_output(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
583 {
584         struct net_device *dev = skb_dst(skb)->dev;
585
586         IP_UPD_PO_STATS(net, IPSTATS_MIB_OUT, skb->len);
587
588         skb->dev = dev;
589         skb->protocol = htons(ETH_P_IP);
590
591         return NF_HOOK_COND(NFPROTO_IPV4, NF_INET_POST_ROUTING,
592                             net, sk, skb, NULL, dev,
593                             vrf_finish_output,
594                             !(IPCB(skb)->flags & IPSKB_REROUTED));
595 }
596
597 /* set dst on skb to send packet to us via dev_xmit path. Allows
598  * packet to go through device based features such as qdisc, netfilter
599  * hooks and packet sockets with skb->dev set to vrf device.
600  */
601 static struct sk_buff *vrf_ip_out(struct net_device *vrf_dev,
602                                   struct sock *sk,
603                                   struct sk_buff *skb)
604 {
605         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
606         struct dst_entry *dst = NULL;
607         struct rtable *rth;
608
609         /* don't divert multicast */
610         if (ipv4_is_multicast(ip_hdr(skb)->daddr))
611                 return skb;
612
613         rcu_read_lock();
614
615         rth = rcu_dereference(vrf->rth);
616         if (likely(rth)) {
617                 dst = &rth->dst;
618                 dst_hold(dst);
619         }
620
621         rcu_read_unlock();
622
623         if (unlikely(!dst)) {
624                 vrf_tx_error(vrf_dev, skb);
625                 return NULL;
626         }
627
628         skb_dst_drop(skb);
629         skb_dst_set(skb, dst);
630
631         return skb;
632 }
633
634 /* called with rcu lock held */
635 static struct sk_buff *vrf_l3_out(struct net_device *vrf_dev,
636                                   struct sock *sk,
637                                   struct sk_buff *skb,
638                                   u16 proto)
639 {
640         switch (proto) {
641         case AF_INET:
642                 return vrf_ip_out(vrf_dev, sk, skb);
643         case AF_INET6:
644                 return vrf_ip6_out(vrf_dev, sk, skb);
645         }
646
647         return skb;
648 }
649
650 /* holding rtnl */
651 static void vrf_rtable_release(struct net_device *dev, struct net_vrf *vrf)
652 {
653         struct rtable *rth = rtnl_dereference(vrf->rth);
654         struct rtable *rth_local = rtnl_dereference(vrf->rth_local);
655         struct net *net = dev_net(dev);
656         struct dst_entry *dst;
657
658         RCU_INIT_POINTER(vrf->rth, NULL);
659         RCU_INIT_POINTER(vrf->rth_local, NULL);
660         synchronize_rcu();
661
662         /* move dev in dst's to loopback so this VRF device can be deleted
663          * - based on dst_ifdown
664          */
665         if (rth) {
666                 dst = &rth->dst;
667                 dev_put(dst->dev);
668                 dst->dev = net->loopback_dev;
669                 dev_hold(dst->dev);
670                 dst_release(dst);
671         }
672
673         if (rth_local) {
674                 dst = &rth_local->dst;
675                 dev_put(dst->dev);
676                 dst->dev = net->loopback_dev;
677                 dev_hold(dst->dev);
678                 dst_release(dst);
679         }
680 }
681
682 static int vrf_rtable_create(struct net_device *dev)
683 {
684         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
685         struct rtable *rth, *rth_local;
686
687         if (!fib_new_table(dev_net(dev), vrf->tb_id))
688                 return -ENOMEM;
689
690         /* create a dst for routing packets out through a VRF device */
691         rth = rt_dst_alloc(dev, 0, RTN_UNICAST, 1, 1, 0);
692         if (!rth)
693                 return -ENOMEM;
694
695         /* create a dst for local ingress routing - packets sent locally
696          * to local address via the VRF device as a loopback
697          */
698         rth_local = rt_dst_alloc(dev, RTCF_LOCAL, RTN_LOCAL, 1, 1, 0);
699         if (!rth_local) {
700                 dst_release(&rth->dst);
701                 return -ENOMEM;
702         }
703
704         rth->dst.output = vrf_output;
705         rth->rt_table_id = vrf->tb_id;
706
707         rth_local->rt_table_id = vrf->tb_id;
708
709         rcu_assign_pointer(vrf->rth, rth);
710         rcu_assign_pointer(vrf->rth_local, rth_local);
711
712         return 0;
713 }
714
715 /**************************** device handling ********************/
716
717 /* cycle interface to flush neighbor cache and move routes across tables */
718 static void cycle_netdev(struct net_device *dev)
719 {
720         unsigned int flags = dev->flags;
721         int ret;
722
723         if (!netif_running(dev))
724                 return;
725
726         ret = dev_change_flags(dev, flags & ~IFF_UP);
727         if (ret >= 0)
728                 ret = dev_change_flags(dev, flags);
729
730         if (ret < 0) {
731                 netdev_err(dev,
732                            "Failed to cycle device %s; route tables might be wrong!\n",
733                            dev->name);
734         }
735 }
736
737 static int do_vrf_add_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
738 {
739         int ret;
740
741         ret = netdev_master_upper_dev_link(port_dev, dev, NULL, NULL);
742         if (ret < 0)
743                 return ret;
744
745         port_dev->priv_flags |= IFF_L3MDEV_SLAVE;
746         cycle_netdev(port_dev);
747
748         return 0;
749 }
750
751 static int vrf_add_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
752 {
753         if (netif_is_l3_master(port_dev) || netif_is_l3_slave(port_dev))
754                 return -EINVAL;
755
756         return do_vrf_add_slave(dev, port_dev);
757 }
758
759 /* inverse of do_vrf_add_slave */
760 static int do_vrf_del_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
761 {
762         netdev_upper_dev_unlink(port_dev, dev);
763         port_dev->priv_flags &= ~IFF_L3MDEV_SLAVE;
764
765         cycle_netdev(port_dev);
766
767         return 0;
768 }
769
770 static int vrf_del_slave(struct net_device *dev, struct net_device *port_dev)
771 {
772         return do_vrf_del_slave(dev, port_dev);
773 }
774
775 static void vrf_dev_uninit(struct net_device *dev)
776 {
777         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
778         struct net_device *port_dev;
779         struct list_head *iter;
780
781         vrf_rtable_release(dev, vrf);
782         vrf_rt6_release(dev, vrf);
783
784         netdev_for_each_lower_dev(dev, port_dev, iter)
785                 vrf_del_slave(dev, port_dev);
786
787         free_percpu(dev->dstats);
788         dev->dstats = NULL;
789 }
790
791 static int vrf_dev_init(struct net_device *dev)
792 {
793         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
794
795         dev->dstats = netdev_alloc_pcpu_stats(struct pcpu_dstats);
796         if (!dev->dstats)
797                 goto out_nomem;
798
799         /* create the default dst which points back to us */
800         if (vrf_rtable_create(dev) != 0)
801                 goto out_stats;
802
803         if (vrf_rt6_create(dev) != 0)
804                 goto out_rth;
805
806         dev->flags = IFF_MASTER | IFF_NOARP;
807
808         /* MTU is irrelevant for VRF device; set to 64k similar to lo */
809         dev->mtu = 64 * 1024;
810
811         /* similarly, oper state is irrelevant; set to up to avoid confusion */
812         dev->operstate = IF_OPER_UP;
813         netdev_lockdep_set_classes(dev);
814         return 0;
815
816 out_rth:
817         vrf_rtable_release(dev, vrf);
818 out_stats:
819         free_percpu(dev->dstats);
820         dev->dstats = NULL;
821 out_nomem:
822         return -ENOMEM;
823 }
824
825 static const struct net_device_ops vrf_netdev_ops = {
826         .ndo_init               = vrf_dev_init,
827         .ndo_uninit             = vrf_dev_uninit,
828         .ndo_start_xmit         = vrf_xmit,
829         .ndo_get_stats64        = vrf_get_stats64,
830         .ndo_add_slave          = vrf_add_slave,
831         .ndo_del_slave          = vrf_del_slave,
832 };
833
834 static u32 vrf_fib_table(const struct net_device *dev)
835 {
836         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
837
838         return vrf->tb_id;
839 }
840
841 static int vrf_rcv_finish(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
842 {
843         return 0;
844 }
845
846 static struct sk_buff *vrf_rcv_nfhook(u8 pf, unsigned int hook,
847                                       struct sk_buff *skb,
848                                       struct net_device *dev)
849 {
850         struct net *net = dev_net(dev);
851
852         nf_reset(skb);
853
854         if (NF_HOOK(pf, hook, net, NULL, skb, dev, NULL, vrf_rcv_finish) < 0)
855                 skb = NULL;    /* kfree_skb(skb) handled by nf code */
856
857         return skb;
858 }
859
860 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
861 /* neighbor handling is done with actual device; do not want
862  * to flip skb->dev for those ndisc packets. This really fails
863  * for multiple next protocols (e.g., NEXTHDR_HOP). But it is
864  * a start.
865  */
866 static bool ipv6_ndisc_frame(const struct sk_buff *skb)
867 {
868         const struct ipv6hdr *iph = ipv6_hdr(skb);
869         bool rc = false;
870
871         if (iph->nexthdr == NEXTHDR_ICMP) {
872                 const struct icmp6hdr *icmph;
873                 struct icmp6hdr _icmph;
874
875                 icmph = skb_header_pointer(skb, sizeof(*iph),
876                                            sizeof(_icmph), &_icmph);
877                 if (!icmph)
878                         goto out;
879
880                 switch (icmph->icmp6_type) {
881                 case NDISC_ROUTER_SOLICITATION:
882                 case NDISC_ROUTER_ADVERTISEMENT:
883                 case NDISC_NEIGHBOUR_SOLICITATION:
884                 case NDISC_NEIGHBOUR_ADVERTISEMENT:
885                 case NDISC_REDIRECT:
886                         rc = true;
887                         break;
888                 }
889         }
890
891 out:
892         return rc;
893 }
894
895 static struct rt6_info *vrf_ip6_route_lookup(struct net *net,
896                                              const struct net_device *dev,
897                                              struct flowi6 *fl6,
898                                              int ifindex,
899                                              int flags)
900 {
901         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
902         struct fib6_table *table = NULL;
903         struct rt6_info *rt6;
904
905         rcu_read_lock();
906
907         /* fib6_table does not have a refcnt and can not be freed */
908         rt6 = rcu_dereference(vrf->rt6);
909         if (likely(rt6))
910                 table = rt6->rt6i_table;
911
912         rcu_read_unlock();
913
914         if (!table)
915                 return NULL;
916
917         return ip6_pol_route(net, table, ifindex, fl6, flags);
918 }
919
920 static void vrf_ip6_input_dst(struct sk_buff *skb, struct net_device *vrf_dev,
921                               int ifindex)
922 {
923         const struct ipv6hdr *iph = ipv6_hdr(skb);
924         struct flowi6 fl6 = {
925                 .daddr          = iph->daddr,
926                 .saddr          = iph->saddr,
927                 .flowlabel      = ip6_flowinfo(iph),
928                 .flowi6_mark    = skb->mark,
929                 .flowi6_proto   = iph->nexthdr,
930                 .flowi6_iif     = ifindex,
931         };
932         struct net *net = dev_net(vrf_dev);
933         struct rt6_info *rt6;
934
935         rt6 = vrf_ip6_route_lookup(net, vrf_dev, &fl6, ifindex,
936                                    RT6_LOOKUP_F_HAS_SADDR | RT6_LOOKUP_F_IFACE);
937         if (unlikely(!rt6))
938                 return;
939
940         if (unlikely(&rt6->dst == &net->ipv6.ip6_null_entry->dst))
941                 return;
942
943         skb_dst_set(skb, &rt6->dst);
944 }
945
946 static struct sk_buff *vrf_ip6_rcv(struct net_device *vrf_dev,
947                                    struct sk_buff *skb)
948 {
949         int orig_iif = skb->skb_iif;
950         bool need_strict;
951
952         /* loopback traffic; do not push through packet taps again.
953          * Reset pkt_type for upper layers to process skb
954          */
955         if (skb->pkt_type == PACKET_LOOPBACK) {
956                 skb->dev = vrf_dev;
957                 skb->skb_iif = vrf_dev->ifindex;
958                 IP6CB(skb)->flags |= IP6SKB_L3SLAVE;
959                 skb->pkt_type = PACKET_HOST;
960                 goto out;
961         }
962
963         /* if packet is NDISC or addressed to multicast or link-local
964          * then keep the ingress interface
965          */
966         need_strict = rt6_need_strict(&ipv6_hdr(skb)->daddr);
967         if (!ipv6_ndisc_frame(skb) && !need_strict) {
968                 skb->dev = vrf_dev;
969                 skb->skb_iif = vrf_dev->ifindex;
970
971                 skb_push(skb, skb->mac_len);
972                 dev_queue_xmit_nit(skb, vrf_dev);
973                 skb_pull(skb, skb->mac_len);
974
975                 IP6CB(skb)->flags |= IP6SKB_L3SLAVE;
976         }
977
978         if (need_strict)
979                 vrf_ip6_input_dst(skb, vrf_dev, orig_iif);
980
981         skb = vrf_rcv_nfhook(NFPROTO_IPV6, NF_INET_PRE_ROUTING, skb, vrf_dev);
982 out:
983         return skb;
984 }
985
986 #else
987 static struct sk_buff *vrf_ip6_rcv(struct net_device *vrf_dev,
988                                    struct sk_buff *skb)
989 {
990         return skb;
991 }
992 #endif
993
994 static struct sk_buff *vrf_ip_rcv(struct net_device *vrf_dev,
995                                   struct sk_buff *skb)
996 {
997         skb->dev = vrf_dev;
998         skb->skb_iif = vrf_dev->ifindex;
999         IPCB(skb)->flags |= IPSKB_L3SLAVE;
1000
1001         if (ipv4_is_multicast(ip_hdr(skb)->daddr))
1002                 goto out;
1003
1004         /* loopback traffic; do not push through packet taps again.
1005          * Reset pkt_type for upper layers to process skb
1006          */
1007         if (skb->pkt_type == PACKET_LOOPBACK) {
1008                 skb->pkt_type = PACKET_HOST;
1009                 goto out;
1010         }
1011
1012         skb_push(skb, skb->mac_len);
1013         dev_queue_xmit_nit(skb, vrf_dev);
1014         skb_pull(skb, skb->mac_len);
1015
1016         skb = vrf_rcv_nfhook(NFPROTO_IPV4, NF_INET_PRE_ROUTING, skb, vrf_dev);
1017 out:
1018         return skb;
1019 }
1020
1021 /* called with rcu lock held */
1022 static struct sk_buff *vrf_l3_rcv(struct net_device *vrf_dev,
1023                                   struct sk_buff *skb,
1024                                   u16 proto)
1025 {
1026         switch (proto) {
1027         case AF_INET:
1028                 return vrf_ip_rcv(vrf_dev, skb);
1029         case AF_INET6:
1030                 return vrf_ip6_rcv(vrf_dev, skb);
1031         }
1032
1033         return skb;
1034 }
1035
1036 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
1037 /* send to link-local or multicast address via interface enslaved to
1038  * VRF device. Force lookup to VRF table without changing flow struct
1039  */
1040 static struct dst_entry *vrf_link_scope_lookup(const struct net_device *dev,
1041                                               struct flowi6 *fl6)
1042 {
1043         struct net *net = dev_net(dev);
1044         int flags = RT6_LOOKUP_F_IFACE;
1045         struct dst_entry *dst = NULL;
1046         struct rt6_info *rt;
1047
1048         /* VRF device does not have a link-local address and
1049          * sending packets to link-local or mcast addresses over
1050          * a VRF device does not make sense
1051          */
1052         if (fl6->flowi6_oif == dev->ifindex) {
1053                 dst = &net->ipv6.ip6_null_entry->dst;
1054                 dst_hold(dst);
1055                 return dst;
1056         }
1057
1058         if (!ipv6_addr_any(&fl6->saddr))
1059                 flags |= RT6_LOOKUP_F_HAS_SADDR;
1060
1061         rt = vrf_ip6_route_lookup(net, dev, fl6, fl6->flowi6_oif, flags);
1062         if (rt)
1063                 dst = &rt->dst;
1064
1065         return dst;
1066 }
1067 #endif
1068
1069 static const struct l3mdev_ops vrf_l3mdev_ops = {
1070         .l3mdev_fib_table       = vrf_fib_table,
1071         .l3mdev_l3_rcv          = vrf_l3_rcv,
1072         .l3mdev_l3_out          = vrf_l3_out,
1073 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
1074         .l3mdev_link_scope_lookup = vrf_link_scope_lookup,
1075 #endif
1076 };
1077
1078 static void vrf_get_drvinfo(struct net_device *dev,
1079                             struct ethtool_drvinfo *info)
1080 {
1081         strlcpy(info->driver, DRV_NAME, sizeof(info->driver));
1082         strlcpy(info->version, DRV_VERSION, sizeof(info->version));
1083 }
1084
1085 static const struct ethtool_ops vrf_ethtool_ops = {
1086         .get_drvinfo    = vrf_get_drvinfo,
1087 };
1088
1089 static inline size_t vrf_fib_rule_nl_size(void)
1090 {
1091         size_t sz;
1092
1093         sz  = NLMSG_ALIGN(sizeof(struct fib_rule_hdr));
1094         sz += nla_total_size(sizeof(u8));       /* FRA_L3MDEV */
1095         sz += nla_total_size(sizeof(u32));      /* FRA_PRIORITY */
1096
1097         return sz;
1098 }
1099
1100 static int vrf_fib_rule(const struct net_device *dev, __u8 family, bool add_it)
1101 {
1102         struct fib_rule_hdr *frh;
1103         struct nlmsghdr *nlh;
1104         struct sk_buff *skb;
1105         int err;
1106
1107         if (family == AF_INET6 && !ipv6_mod_enabled())
1108                 return 0;
1109
1110         skb = nlmsg_new(vrf_fib_rule_nl_size(), GFP_KERNEL);
1111         if (!skb)
1112                 return -ENOMEM;
1113
1114         nlh = nlmsg_put(skb, 0, 0, 0, sizeof(*frh), 0);
1115         if (!nlh)
1116                 goto nla_put_failure;
1117
1118         /* rule only needs to appear once */
1119         nlh->nlmsg_flags &= NLM_F_EXCL;
1120
1121         frh = nlmsg_data(nlh);
1122         memset(frh, 0, sizeof(*frh));
1123         frh->family = family;
1124         frh->action = FR_ACT_TO_TBL;
1125
1126         if (nla_put_u32(skb, FRA_L3MDEV, 1))
1127                 goto nla_put_failure;
1128
1129         if (nla_put_u32(skb, FRA_PRIORITY, FIB_RULE_PREF))
1130                 goto nla_put_failure;
1131
1132         nlmsg_end(skb, nlh);
1133
1134         /* fib_nl_{new,del}rule handling looks for net from skb->sk */
1135         skb->sk = dev_net(dev)->rtnl;
1136         if (add_it) {
1137                 err = fib_nl_newrule(skb, nlh);
1138                 if (err == -EEXIST)
1139                         err = 0;
1140         } else {
1141                 err = fib_nl_delrule(skb, nlh);
1142                 if (err == -ENOENT)
1143                         err = 0;
1144         }
1145         nlmsg_free(skb);
1146
1147         return err;
1148
1149 nla_put_failure:
1150         nlmsg_free(skb);
1151
1152         return -EMSGSIZE;
1153 }
1154
1155 static int vrf_add_fib_rules(const struct net_device *dev)
1156 {
1157         int err;
1158
1159         err = vrf_fib_rule(dev, AF_INET,  true);
1160         if (err < 0)
1161                 goto out_err;
1162
1163         err = vrf_fib_rule(dev, AF_INET6, true);
1164         if (err < 0)
1165                 goto ipv6_err;
1166
1167 #if IS_ENABLED(CONFIG_IP_MROUTE_MULTIPLE_TABLES)
1168         err = vrf_fib_rule(dev, RTNL_FAMILY_IPMR, true);
1169         if (err < 0)
1170                 goto ipmr_err;
1171 #endif
1172
1173         return 0;
1174
1175 #if IS_ENABLED(CONFIG_IP_MROUTE_MULTIPLE_TABLES)
1176 ipmr_err:
1177         vrf_fib_rule(dev, AF_INET6,  false);
1178 #endif
1179
1180 ipv6_err:
1181         vrf_fib_rule(dev, AF_INET,  false);
1182
1183 out_err:
1184         netdev_err(dev, "Failed to add FIB rules.\n");
1185         return err;
1186 }
1187
1188 static void vrf_setup(struct net_device *dev)
1189 {
1190         ether_setup(dev);
1191
1192         /* Initialize the device structure. */
1193         dev->netdev_ops = &vrf_netdev_ops;
1194         dev->l3mdev_ops = &vrf_l3mdev_ops;
1195         dev->ethtool_ops = &vrf_ethtool_ops;
1196         dev->destructor = free_netdev;
1197
1198         /* Fill in device structure with ethernet-generic values. */
1199         eth_hw_addr_random(dev);
1200
1201         /* don't acquire vrf device's netif_tx_lock when transmitting */
1202         dev->features |= NETIF_F_LLTX;
1203
1204         /* don't allow vrf devices to change network namespaces. */
1205         dev->features |= NETIF_F_NETNS_LOCAL;
1206
1207         /* does not make sense for a VLAN to be added to a vrf device */
1208         dev->features   |= NETIF_F_VLAN_CHALLENGED;
1209
1210         /* enable offload features */
1211         dev->features   |= NETIF_F_GSO_SOFTWARE;
1212         dev->features   |= NETIF_F_RXCSUM | NETIF_F_HW_CSUM;
1213         dev->features   |= NETIF_F_SG | NETIF_F_FRAGLIST | NETIF_F_HIGHDMA;
1214
1215         dev->hw_features = dev->features;
1216         dev->hw_enc_features = dev->features;
1217
1218         /* default to no qdisc; user can add if desired */
1219         dev->priv_flags |= IFF_NO_QUEUE;
1220 }
1221
1222 static int vrf_validate(struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
1223 {
1224         if (tb[IFLA_ADDRESS]) {
1225                 if (nla_len(tb[IFLA_ADDRESS]) != ETH_ALEN)
1226                         return -EINVAL;
1227                 if (!is_valid_ether_addr(nla_data(tb[IFLA_ADDRESS])))
1228                         return -EADDRNOTAVAIL;
1229         }
1230         return 0;
1231 }
1232
1233 static void vrf_dellink(struct net_device *dev, struct list_head *head)
1234 {
1235         unregister_netdevice_queue(dev, head);
1236 }
1237
1238 static int vrf_newlink(struct net *src_net, struct net_device *dev,
1239                        struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[])
1240 {
1241         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
1242         int err;
1243
1244         if (!data || !data[IFLA_VRF_TABLE])
1245                 return -EINVAL;
1246
1247         vrf->tb_id = nla_get_u32(data[IFLA_VRF_TABLE]);
1248
1249         dev->priv_flags |= IFF_L3MDEV_MASTER;
1250
1251         err = register_netdevice(dev);
1252         if (err)
1253                 goto out;
1254
1255         if (add_fib_rules) {
1256                 err = vrf_add_fib_rules(dev);
1257                 if (err) {
1258                         unregister_netdevice(dev);
1259                         goto out;
1260                 }
1261                 add_fib_rules = false;
1262         }
1263
1264 out:
1265         return err;
1266 }
1267
1268 static size_t vrf_nl_getsize(const struct net_device *dev)
1269 {
1270         return nla_total_size(sizeof(u32));  /* IFLA_VRF_TABLE */
1271 }
1272
1273 static int vrf_fillinfo(struct sk_buff *skb,
1274                         const struct net_device *dev)
1275 {
1276         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(dev);
1277
1278         return nla_put_u32(skb, IFLA_VRF_TABLE, vrf->tb_id);
1279 }
1280
1281 static size_t vrf_get_slave_size(const struct net_device *bond_dev,
1282                                  const struct net_device *slave_dev)
1283 {
1284         return nla_total_size(sizeof(u32));  /* IFLA_VRF_PORT_TABLE */
1285 }
1286
1287 static int vrf_fill_slave_info(struct sk_buff *skb,
1288                                const struct net_device *vrf_dev,
1289                                const struct net_device *slave_dev)
1290 {
1291         struct net_vrf *vrf = netdev_priv(vrf_dev);
1292
1293         if (nla_put_u32(skb, IFLA_VRF_PORT_TABLE, vrf->tb_id))
1294                 return -EMSGSIZE;
1295
1296         return 0;
1297 }
1298
1299 static const struct nla_policy vrf_nl_policy[IFLA_VRF_MAX + 1] = {
1300         [IFLA_VRF_TABLE] = { .type = NLA_U32 },
1301 };
1302
1303 static struct rtnl_link_ops vrf_link_ops __read_mostly = {
1304         .kind           = DRV_NAME,
1305         .priv_size      = sizeof(struct net_vrf),
1306
1307         .get_size       = vrf_nl_getsize,
1308         .policy         = vrf_nl_policy,
1309         .validate       = vrf_validate,
1310         .fill_info      = vrf_fillinfo,
1311
1312         .get_slave_size  = vrf_get_slave_size,
1313         .fill_slave_info = vrf_fill_slave_info,
1314
1315         .newlink        = vrf_newlink,
1316         .dellink        = vrf_dellink,
1317         .setup          = vrf_setup,
1318         .maxtype        = IFLA_VRF_MAX,
1319 };
1320
1321 static int vrf_device_event(struct notifier_block *unused,
1322                             unsigned long event, void *ptr)
1323 {
1324         struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
1325
1326         /* only care about unregister events to drop slave references */
1327         if (event == NETDEV_UNREGISTER) {
1328                 struct net_device *vrf_dev;
1329
1330                 if (!netif_is_l3_slave(dev))
1331                         goto out;
1332
1333                 vrf_dev = netdev_master_upper_dev_get(dev);
1334                 vrf_del_slave(vrf_dev, dev);
1335         }
1336 out:
1337         return NOTIFY_DONE;
1338 }
1339
1340 static struct notifier_block vrf_notifier_block __read_mostly = {
1341         .notifier_call = vrf_device_event,
1342 };
1343
1344 static int __init vrf_init_module(void)
1345 {
1346         int rc;
1347
1348         register_netdevice_notifier(&vrf_notifier_block);
1349
1350         rc = rtnl_link_register(&vrf_link_ops);
1351         if (rc < 0)
1352                 goto error;
1353
1354         return 0;
1355
1356 error:
1357         unregister_netdevice_notifier(&vrf_notifier_block);
1358         return rc;
1359 }
1360
1361 module_init(vrf_init_module);
1362 MODULE_AUTHOR("Shrijeet Mukherjee, David Ahern");
1363 MODULE_DESCRIPTION("Device driver to instantiate VRF domains");
1364 MODULE_LICENSE("GPL");
1365 MODULE_ALIAS_RTNL_LINK(DRV_NAME);
1366 MODULE_VERSION(DRV_VERSION);