sys/netinet/ip_demux.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003, 2004 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 2003, 2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   6  * by Jeffrey M. Hsu.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  17  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  18  *    from this software without specific, prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  21  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  22  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  23  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  24  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  25  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  26  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  27  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  28  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  29  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  30  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  *
  33  * $DragonFly: src/sys/netinet/ip_demux.c,v 1.45 2008/11/11 10:46:58 sephe Exp $
  34  */
  35
  36 #include "opt_inet.h"
  37 #include "opt_rss.h"
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/kernel.h>
  42 #include <sys/socket.h>
  43 #include <sys/socketvar.h>
  44 #include <sys/thread.h>
  45 #include <sys/sysctl.h>
  46 #include <sys/globaldata.h>
  47
  48 #include <net/if.h>
  49 #include <net/netisr.h>
  50 #include <net/toeplitz2.h>
  51
  52 #include <netinet/in_systm.h>
  53 #include <netinet/in.h>
  54 #include <netinet/in_var.h>
  55 #include <netinet/in_pcb.h>
  56 #include <netinet/ip.h>
  57 #include <netinet/ip_var.h>
  58 #include <netinet/tcp.h>
  59 #include <netinet/tcpip.h>
  60 #include <netinet/tcp_var.h>
  61 #include <netinet/udp.h>
  62 #include <netinet/udp_var.h>
  63
  64 extern struct thread netisr_cpu[];
  65 extern int udp_mpsafe_thread;
  66
  67 static struct thread tcp_thread[MAXCPU];
  68 static struct thread udp_thread[MAXCPU];
  69
  70 static __inline int
  71 INP_MPORT_HASH_UDP(in_addr_t faddr, in_addr_t laddr,
  72                    in_port_t fport, in_port_t lport)
  73 {
  74         return toeplitz_hash(toeplitz_rawhash_addr(faddr, laddr));
  75 }
  76
  77 static __inline int
  78 INP_MPORT_HASH_TCP(in_addr_t faddr, in_addr_t laddr,
  79                    in_port_t fport, in_port_t lport)
  80 {
  81         return toeplitz_hash(
  82                toeplitz_rawhash_addrport(faddr, laddr, fport, lport));
  83 }
  84
  85 /*
  86  * If the packet is a valid IP datagram, upon returning of this function
  87  * following things are promised:
  88  *
  89  * o  IP header (including any possible IP options) is in one mbuf (m_len).
  90  * o  IP header length is not less than the minimum (sizeof(struct ip)).
  91  * o  IP total length is not less than IP header length.
  92  * o  IP datagram resides completely in the mbuf chain,
  93  *    i.e. pkthdr.len >= IP total length.
  94  *
  95  * If the packet is a UDP datagram,
  96  * o  IP header (including any possible IP options) and UDP header are in
  97  *    one mbuf (m_len).
  98  * o  IP total length is not less than (IP header length + UDP header length).
  99  *
 100  * If the packet is a TCP segment,
 101  * o  IP header (including any possible IP options) and TCP header (including
 102  *    any possible TCP options) are in one mbuf (m_len).
 103  * o  TCP header length is not less than the minimum (sizeof(struct tcphdr)).
 104  * o  IP total length is not less than (IP header length + TCP header length).
 105  */
 106 boolean_t
 107 ip_lengthcheck(struct mbuf **mp)
 108 {
 109         struct mbuf *m = *mp;
 110         struct ip *ip;
 111         int iphlen, iplen;
 112         struct tcphdr *th;
 113         int thoff;                              /* TCP data offset */
 114
 115         /* The packet must be at least the size of an IP header. */
 116         if (m->m_pkthdr.len < sizeof(struct ip)) {
 117                 ipstat.ips_tooshort++;
 118                 goto fail;
 119         }
 120
 121         /* The fixed IP header must reside completely in the first mbuf. */
 122         if (m->m_len < sizeof(struct ip)) {
 123                 m = m_pullup(m, sizeof(struct ip));
 124                 if (m == NULL) {
 125                         ipstat.ips_toosmall++;
 126                         goto fail;
 127                 }
 128         }
 129
 130         ip = mtod(m, struct ip *);
 131
 132         /* Bound check the packet's stated IP header length. */
 133         iphlen = ip->ip_hl << 2;
 134         if (iphlen < sizeof(struct ip)) {       /* minimum header length */
 135                 ipstat.ips_badhlen++;
 136                 goto fail;
 137         }
 138
 139         /* The full IP header must reside completely in the one mbuf. */
 140         if (m->m_len < iphlen) {
 141                 m = m_pullup(m, iphlen);
 142                 if (m == NULL) {
 143                         ipstat.ips_badhlen++;
 144                         goto fail;
 145                 }
 146                 ip = mtod(m, struct ip *);
 147         }
 148
 149         iplen = ntohs(ip->ip_len);
 150
 151         /*
 152          * Check that the amount of data in the buffers is as
 153          * at least much as the IP header would have us expect.
 154          */
 155         if (m->m_pkthdr.len < iplen) {
 156                 ipstat.ips_tooshort++;
 157                 goto fail;
 158         }
 159
 160         /*
 161          * Fragments other than the first fragment don't have much
 162          * length information.
 163          */
 164         if (ntohs(ip->ip_off) & IP_OFFMASK)
 165                 goto ipcheckonly;
 166
 167         /*
 168          * The TCP/IP or UDP/IP header must be entirely contained within
 169          * the first fragment of a packet.  Packet filters will break if they
 170          * aren't.
 171          *
 172          * Since the packet will be trimmed to ip_len we must also make sure
 173          * the potentially trimmed down length is still sufficient to hold
 174          * the header(s).
 175          */
 176         switch (ip->ip_p) {
 177         case IPPROTO_TCP:
 178                 if (iplen < iphlen + sizeof(struct tcphdr)) {
 179                         ++tcpstat.tcps_rcvshort;
 180                         goto fail;
 181                 }
 182                 if (m->m_len < iphlen + sizeof(struct tcphdr)) {
 183                         m = m_pullup(m, iphlen + sizeof(struct tcphdr));
 184                         if (m == NULL) {
 185                                 tcpstat.tcps_rcvshort++;
 186                                 goto fail;
 187                         }
 188                         ip = mtod(m, struct ip *);
 189                 }
 190                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 191                 thoff = th->th_off << 2;
 192                 if (thoff < sizeof(struct tcphdr) ||
 193                     thoff + iphlen > ntohs(ip->ip_len)) {
 194                         tcpstat.tcps_rcvbadoff++;
 195                         goto fail;
 196                 }
 197                 if (m->m_len < iphlen + thoff) {
 198                         m = m_pullup(m, iphlen + thoff);
 199                         if (m == NULL) {
 200                                 tcpstat.tcps_rcvshort++;
 201                                 goto fail;
 202                         }
 203                 }
 204                 break;
 205         case IPPROTO_UDP:
 206                 if (iplen < iphlen + sizeof(struct udphdr)) {
 207                         ++udpstat.udps_hdrops;
 208                         goto fail;
 209                 }
 210                 if (m->m_len < iphlen + sizeof(struct udphdr)) {
 211                         m = m_pullup(m, iphlen + sizeof(struct udphdr));
 212                         if (m == NULL) {
 213                                 udpstat.udps_hdrops++;
 214                                 goto fail;
 215                         }
 216                 }
 217                 break;
 218         default:
 219 ipcheckonly:
 220                 if (iplen < iphlen) {
 221                         ++ipstat.ips_badlen;
 222                         goto fail;
 223                 }
 224                 break;
 225         }
 226
 227         m->m_flags |= M_LENCHECKED;
 228         *mp = m;
 229         return TRUE;
 230
 231 fail:
 232         if (m != NULL)
 233                 m_freem(m);
 234         *mp = NULL;
 235         return FALSE;
 236 }
 237
 238 /*
 239  * Map a packet to a protocol processing thread and return the thread's port.
 240  * If an error occurs, the passed mbuf will be freed, *mptr will be set
 241  * to NULL, and NULL will be returned.  If no error occurs, the passed mbuf
 242  * may be modified and a port pointer will be returned.
 243  */
 244 lwkt_port_t
 245 ip_mport(struct mbuf **mptr, int dir)
 246 {
 247         struct ip *ip;
 248         int iphlen;
 249         struct tcphdr *th;
 250         struct udphdr *uh;
 251         struct mbuf *m;
 252         int thoff;                              /* TCP data offset */
 253         lwkt_port_t port;
 254         int cpu;
 255
 256         if (!ip_lengthcheck(mptr))
 257                 return (NULL);
 258
 259         m = *mptr;
 260         ip = mtod(m, struct ip *);
 261         iphlen = ip->ip_hl << 2;
 262
 263         /*
 264          * XXX generic packet handling defrag on CPU 0 for now.
 265          */
 266         if (ntohs(ip->ip_off) & (IP_MF | IP_OFFMASK)) {
 267                 cpu = 0;
 268                 port = &netisr_cpu[cpu].td_msgport;
 269                 goto back;
 270         }
 271
 272         switch (ip->ip_p) {
 273         case IPPROTO_TCP:
 274                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 275                 thoff = th->th_off << 2;
 276                 cpu = INP_MPORT_HASH_TCP(ip->ip_src.s_addr,
 277                                          ip->ip_dst.s_addr,
 278                                          th->th_sport,
 279                                          th->th_dport);
 280                 port = &tcp_thread[cpu].td_msgport;
 281                 break;
 282
 283         case IPPROTO_UDP:
 284                 uh = (struct udphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 285
 286                 cpu = INP_MPORT_HASH_UDP(ip->ip_src.s_addr,
 287                                          ip->ip_dst.s_addr,
 288                                          uh->uh_sport,
 289                                          uh->uh_dport);
 290                 port = &udp_thread[cpu].td_msgport;
 291                 break;
 292
 293         default:
 294                 cpu = 0;
 295                 port = &netisr_cpu[cpu].td_msgport;
 296                 break;
 297         }
 298 back:
 299         m->m_flags |= M_HASH;
 300         m->m_pkthdr.hash = cpu;
 301         return (port);
 302 }
 303
 304 lwkt_port_t
 305 ip_mport_in(struct mbuf **mptr)
 306 {
 307         return ip_mport(mptr, IP_MPORT_IN);
 308 }
 309
 310 /*
 311  * Map a packet to a protocol processing thread and return the thread's port.
 312  * Unlike ip_mport(), the packet content is not accessed.  The packet info
 313  * (pi) and the hash of the packet (m_pkthdr.hash) is used instead.  NULL is
 314  * returned if the packet info does not contain enough information.
 315  *
 316  * Caller has already made sure that m_pkthdr.hash is valid, i.e. m_flags
 317  * has M_HASH set.
 318  */
 319 lwkt_port_t
 320 ip_mport_pktinfo(const struct pktinfo *pi, struct mbuf *m)
 321 {
 322         lwkt_port_t port;
 323
 324         KASSERT(m->m_pkthdr.hash < ncpus2,
 325                 ("invalid packet hash %#x\n", m->m_pkthdr.hash));
 326
 327         /*
 328          * XXX generic packet handling defrag on CPU 0 for now.
 329          */
 330         if (pi->pi_flags & PKTINFO_FLAG_FRAG) {
 331                 m->m_pkthdr.hash = 0;
 332                 return &netisr_cpu[0].td_msgport;
 333         }
 334
 335         switch (pi->pi_l3proto) {
 336         case IPPROTO_TCP:
 337                 port = &tcp_thread[m->m_pkthdr.hash].td_msgport;
 338                 break;
 339
 340         case IPPROTO_UDP:
 341                 port = &udp_thread[m->m_pkthdr.hash].td_msgport;
 342                 break;
 343
 344         default:
 345                 port = NULL;
 346                 break;
 347         }
 348         return port;
 349 }
 350
 351 /*
 352  * Initital port when creating the socket, generally before
 353  * binding or connect.
 354  */
 355 lwkt_port_t
 356 tcp_soport_attach(struct socket *so)
 357 {
 358         return(&tcp_thread[0].td_msgport);
 359 }
 360
 361 /*
 362  * This is used to map a socket to a message port for sendmsg() and friends.
 363  * It is not called for any other purpose.  In the case of TCP we just return
 364  * the port already installed in the socket.
 365  */
 366 lwkt_port_t
 367 tcp_soport(struct socket *so, struct sockaddr *nam,
 368            struct mbuf **dummy __unused)
 369 {
 370         return(so->so_port);
 371 }
 372
 373 /*
 374  * Used to route icmp messages to the proper protocol thread for ctlinput
 375  * operation.
 376  */
 377 lwkt_port_t
 378 tcp_ctlport(int cmd, struct sockaddr *sa, void *vip)
 379 {
 380         struct ip *ip = vip;
 381         struct tcphdr *th;
 382         struct in_addr faddr;
 383         int cpu;
 384
 385         faddr = ((struct sockaddr_in *)sa)->sin_addr;
 386         if (sa->sa_family != AF_INET || faddr.s_addr == INADDR_ANY)
 387                 return(NULL);
 388         if (ip == NULL || PRC_IS_REDIRECT(cmd) || cmd == PRC_HOSTDEAD) {
 389                 /*
 390                  * Message will be forwarded to all TCP protocol threads
 391                  * in following way:
 392                  *
 393                  * netisr0 (the msgport we return here)
 394                  *    |
 395                  *    |
 396                  *    | domsg <----------------------------+
 397                  *    |                                    |
 398                  *    |                                    | replymsg
 399                  *    |                                    |
 400                  *    V   forwardmsg         forwardmsg    |
 401                  *  tcp0 ------------> tcp1 ------------> tcpN
 402                  */
 403                 return cpu0_ctlport(cmd, sa, vip);
 404         } else {
 405                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + (ip->ip_hl << 2));
 406                 cpu = tcp_addrcpu(faddr.s_addr, th->th_dport,
 407                                   ip->ip_src.s_addr, th->th_sport);
 408         }
 409         return(&tcp_thread[cpu].td_msgport);
 410 }
 411
 412 lwkt_port_t
 413 tcp_addrport(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 414 {
 415         return (&tcp_thread[tcp_addrcpu(faddr, fport,
 416                                         laddr, lport)].td_msgport);
 417 }
 418
 419 lwkt_port_t
 420 tcp_addrport0(void)
 421 {
 422         return (&tcp_thread[0].td_msgport);
 423 }
 424
 425 lwkt_port_t
 426 udp_addrport(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 427 {
 428         return (&udp_thread[udp_addrcpu(faddr, fport,
 429                                         laddr, lport)].td_msgport);
 430 }
 431
 432 /*
 433  * Initital port when creating the socket, generally before
 434  * binding or connect.
 435  */
 436 lwkt_port_t
 437 udp_soport_attach(struct socket *so)
 438 {
 439         return(&udp_thread[0].td_msgport);
 440 }
 441
 442 /*
 443  * This is used to map a socket to a message port for sendmsg() and friends.
 444  * It is not called for any other purpose.
 445  *
 446  * In the case of UDP we just return the port already installed in the socket,
 447  * regardless of what (nam) is.
 448  */
 449 lwkt_port_t
 450 udp_soport(struct socket *so, struct sockaddr *nam,
 451            struct mbuf **dummy __unused)
 452 {
 453         return(so->so_port);
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Used to route icmp messages to the proper protocol thread for ctlinput
 458  * operation.
 459  */
 460 lwkt_port_t
 461 udp_ctlport(int cmd, struct sockaddr *sa, void *vip)
 462 {
 463         struct ip *ip = vip;
 464         struct udphdr *uh;
 465         struct in_addr faddr;
 466         int cpu;
 467
 468         faddr = ((struct sockaddr_in *)sa)->sin_addr;
 469         if (sa->sa_family != AF_INET || faddr.s_addr == INADDR_ANY)
 470                 return(NULL);
 471         if (PRC_IS_REDIRECT(cmd)) {
 472                 /*
 473                  * See the comment in tcp_ctlport; the only difference
 474                  * is that message is forwarded to UDP protocol theads.
 475                  */
 476                 return cpu0_ctlport(cmd, sa, vip);
 477         } else if (ip == NULL || cmd == PRC_HOSTDEAD) {
 478                 /*
 479                  * XXX
 480                  * Once UDP inpcbs are CPU localized, we should do
 481                  * the same forwarding as PRC_IS_REDIRECT(cmd)
 482                  */
 483                 cpu = 0;
 484         } else {
 485                 uh = (struct udphdr *)((caddr_t)ip + (ip->ip_hl << 2));
 486
 487                 cpu = INP_MPORT_HASH_UDP(faddr.s_addr, ip->ip_src.s_addr,
 488                                          uh->uh_dport, uh->uh_sport);
 489         }
 490         return (&udp_thread[cpu].td_msgport);
 491 }
 492
 493 /*
 494  * Map a network address to a processor.
 495  */
 496 int
 497 tcp_addrcpu(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 498 {
 499         return (INP_MPORT_HASH_TCP(faddr, laddr, fport, lport));
 500 }
 501
 502 int
 503 udp_addrcpu(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 504 {
 505         return (INP_MPORT_HASH_UDP(faddr, laddr, fport, lport));
 506 }
 507
 508 /*
 509  * Return LWKT port for cpu.
 510  */
 511 lwkt_port_t
 512 tcp_cport(int cpu)
 513 {
 514         return (&tcp_thread[cpu].td_msgport);
 515 }
 516
 517 lwkt_port_t
 518 udp_cport(int cpu)
 519 {
 520         return (&udp_thread[cpu].td_msgport);
 521 }
 522
 523 void
 524 tcp_thread_init(void)
 525 {
 526         int cpu;
 527
 528         for (cpu = 0; cpu < ncpus2; cpu++) {
 529                 lwkt_create(tcpmsg_service_loop, NULL, NULL,
 530                             &tcp_thread[cpu], TDF_NETWORK, cpu,
 531                             "tcp_thread %d", cpu);
 532                 netmsg_service_port_init(&tcp_thread[cpu].td_msgport);
 533         }
 534 }
 535
 536 void
 537 udp_thread_init(void)
 538 {
 539         int cpu;
 540
 541         for (cpu = 0; cpu < ncpus2; cpu++) {
 542                 lwkt_create(netmsg_service_loop, &udp_mpsafe_thread, NULL,
 543                             &udp_thread[cpu], TDF_NETWORK, cpu,
 544                             "udp_thread %d", cpu);
 545                 netmsg_service_port_init(&udp_thread[cpu].td_msgport);
 546         }
 547 }