sys/kern/uipc_sockbuf.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2005 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1990, 1993
   4  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  15  *    must display the following acknowledgement:
  16  *      This product includes software developed by the University of
  17  *      California, Berkeley and its contributors.
  18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * @(#)uipc_socket2.c   8.1 (Berkeley) 6/10/93
  35  * $FreeBSD: src/sys/kern/uipc_socket2.c,v 1.55.2.17 2002/08/31 19:04:55 dwmalone Exp $
  36  * $DragonFly: src/sys/kern/uipc_sockbuf.c,v 1.3 2007/08/09 01:10:04 dillon Exp $
  37  */
  38
  39 #include "opt_param.h"
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/systm.h>
  42 #include <sys/domain.h>
  43 #include <sys/file.h>   /* for maxfiles */
  44 #include <sys/kernel.h>
  45 #include <sys/proc.h>
  46 #include <sys/malloc.h>
  47 #include <sys/mbuf.h>
  48 #include <sys/protosw.h>
  49 #include <sys/resourcevar.h>
  50 #include <sys/stat.h>
  51 #include <sys/socket.h>
  52 #include <sys/socketvar.h>
  53
  54 #include <sys/thread2.h>
  55 #include <sys/msgport2.h>
  56
  57 /*
  58  * Routines to add and remove data from an mbuf queue.
  59  *
  60  * The routines sbappend() or sbappendrecord() are normally called to
  61  * append new mbufs to a socket buffer.  sbappendrecord() differs from
  62  * sbappend() in that data supplied is treated as the beginning of a new
  63  * record.  sbappend() only begins a new record if the last mbuf in the
  64  * sockbuf is marked M_EOR.
  65  *
  66  * To place a sender's address, optional access rights, and data in a
  67  * socket receive buffer, sbappendaddr() or sbappendcontrol() should be
  68  * used.   These functions also begin a new record.
  69  *
  70  * Reliable protocols may use the socket send buffer to hold data
  71  * awaiting acknowledgement.  Data is normally copied from a socket
  72  * send buffer in a protocol with m_copy for output to a peer,
  73  * and then removing the data from the socket buffer with sbdrop()
  74  * or sbdroprecord() when the data is acknowledged by the peer.
  75  */
  76
  77 /*
  78  * Append mbuf chain m to the last record in the socket buffer sb.
  79  * The additional space associated the mbuf chain is recorded in sb.
  80  * Empty mbufs are discarded and mbufs are compacted where possible.
  81  *
  82  * If M_EOR is set in the first or last mbuf of the last record, the
  83  * mbuf chain is appended as a new record.  M_EOR is usually just set
  84  * in the last mbuf of the last record's mbuf chain (see sbcompress()),
  85  * but this may be changed in the future since there is no real need
  86  * to propogate the flag any more.
  87  */
  88 void
  89 sbappend(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m)
  90 {
  91         struct mbuf *n;
  92
  93         mbuftrackid(m, 16);
  94
  95         if (m) {
  96                 n = sb->sb_lastrecord;
  97                 if (n) {
  98                         if (n->m_flags & M_EOR) {
  99                                 sbappendrecord(sb, m);
 100                                 return;
 101                         }
 102                 }
 103                 n = sb->sb_lastmbuf;
 104                 if (n) {
 105                         if (n->m_flags & M_EOR) {
 106                                 sbappendrecord(sb, m);
 107                                 return;
 108                         }
 109                 }
 110                 sbcompress(sb, m, n);
 111         }
 112 }
 113
 114 /*
 115  * sbappendstream() is an optimized form of sbappend() for protocols
 116  * such as TCP that only have one record in the socket buffer, are
 117  * not PR_ATOMIC, nor allow MT_CONTROL data.  A protocol that uses
 118  * sbappendstream() must use sbappendstream() exclusively.
 119  */
 120 void
 121 sbappendstream(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m)
 122 {
 123         mbuftrackid(m, 17);
 124         KKASSERT(m->m_nextpkt == NULL);
 125         sbcompress(sb, m, sb->sb_lastmbuf);
 126 }
 127
 128 #ifdef SOCKBUF_DEBUG
 129
 130 void
 131 _sbcheck(struct sockbuf *sb)
 132 {
 133         struct mbuf *m;
 134         struct mbuf *n = NULL;
 135         u_long len = 0, mbcnt = 0;
 136
 137         for (m = sb->sb_mb; m; m = n) {
 138             n = m->m_nextpkt;
 139             if (n == NULL && sb->sb_lastrecord != m) {
 140                     kprintf("sockbuf %p mismatched lastrecord %p vs %p\n", sb, sb->sb_lastrecord, m);
 141                     panic("sbcheck1");
 142
 143             }
 144             for (; m; m = m->m_next) {
 145                 len += m->m_len;
 146                 mbcnt += MSIZE;
 147                 if (m->m_flags & M_EXT) /*XXX*/ /* pretty sure this is bogus */
 148                         mbcnt += m->m_ext.ext_size;
 149                 if (n == NULL && m->m_next == NULL) {
 150                         if (sb->sb_lastmbuf != m) {
 151                                 kprintf("sockbuf %p mismatched lastmbuf %p vs %p\n", sb, sb->sb_lastmbuf, m);
 152                                 panic("sbcheck2");
 153                         }
 154                 }
 155             }
 156         }
 157         if (sb->sb_mb == NULL) {
 158             if (sb->sb_lastrecord != NULL) {
 159                 kprintf("sockbuf %p is empty, lastrecord not NULL: %p\n",
 160                         sb, sb->sb_lastrecord);
 161                 panic("sbcheck3");
 162             }
 163             if (sb->sb_lastmbuf != NULL) {
 164                 kprintf("sockbuf %p is empty, lastmbuf not NULL: %p\n",
 165                         sb, sb->sb_lastmbuf);
 166                 panic("sbcheck4");
 167             }
 168         }
 169         if (len != sb->sb_cc || mbcnt != sb->sb_mbcnt) {
 170                 kprintf("sockbuf %p cc %ld != %ld || mbcnt %ld != %ld\n",
 171                     sb, len, sb->sb_cc, mbcnt, sb->sb_mbcnt);
 172                 panic("sbcheck5");
 173         }
 174 }
 175
 176 #endif
 177
 178 /*
 179  * Same as sbappend(), except the mbuf chain begins a new record.
 180  */
 181 void
 182 sbappendrecord(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m0)
 183 {
 184         struct mbuf *firstmbuf;
 185         struct mbuf *secondmbuf;
 186
 187         if (m0 == NULL)
 188                 return;
 189         mbuftrackid(m0, 18);
 190
 191         sbcheck(sb);
 192
 193         /*
 194          * Break the first mbuf off from the rest of the mbuf chain.
 195          */
 196         firstmbuf = m0;
 197         secondmbuf = m0->m_next;
 198         m0->m_next = NULL;
 199
 200         /*
 201          * Insert the first mbuf of the m0 mbuf chain as the last record of
 202          * the sockbuf.  Note this permits zero length records!  Keep the
 203          * sockbuf state consistent.
 204          */
 205         if (sb->sb_mb == NULL)
 206                 sb->sb_mb = firstmbuf;
 207         else
 208                 sb->sb_lastrecord->m_nextpkt = firstmbuf;
 209         sb->sb_lastrecord = firstmbuf;  /* update hint for new last record */
 210         sb->sb_lastmbuf = firstmbuf;    /* update hint for new last mbuf */
 211
 212         /*
 213          * propagate the EOR flag so sbcompress() can pick it up
 214          */
 215         if ((firstmbuf->m_flags & M_EOR) && (secondmbuf != NULL)) {
 216                 firstmbuf->m_flags &= ~M_EOR;
 217                 secondmbuf->m_flags |= M_EOR;
 218         }
 219
 220         /*
 221          * The succeeding call to sbcompress() omits accounting for
 222          * the first mbuf, so do it here.
 223          */
 224         sballoc(sb, firstmbuf);
 225
 226         /* Compact the rest of the mbuf chain in after the first mbuf. */
 227         sbcompress(sb, secondmbuf, firstmbuf);
 228 }
 229
 230 /*
 231  * Append address and data, and optionally, control (ancillary) data
 232  * to the receive queue of a socket.  If present,
 233  * m0 must include a packet header with total length.
 234  * Returns 0 if insufficient mbufs.
 235  */
 236 int
 237 sbappendaddr(struct sockbuf *sb, const struct sockaddr *asa, struct mbuf *m0,
 238              struct mbuf *control)
 239 {
 240         struct mbuf *m, *n;
 241         int eor;
 242
 243         mbuftrackid(m0, 19);
 244         mbuftrackid(control, 20);
 245         if (m0 && (m0->m_flags & M_PKTHDR) == 0)
 246                 panic("sbappendaddr");
 247         sbcheck(sb);
 248
 249         for (n = control; n; n = n->m_next) {
 250                 if (n->m_next == NULL)  /* keep pointer to last control buf */
 251                         break;
 252         }
 253         if (asa->sa_len > MLEN)
 254                 return (0);
 255         MGET(m, MB_DONTWAIT, MT_SONAME);
 256         if (m == NULL)
 257                 return (0);
 258         KKASSERT(m->m_nextpkt == NULL);
 259         m->m_len = asa->sa_len;
 260         bcopy(asa, mtod(m, caddr_t), asa->sa_len);
 261         if (n)
 262                 n->m_next = m0;         /* concatenate data to control */
 263         else
 264                 control = m0;
 265         m->m_next = control;
 266         for (n = m; n; n = n->m_next)
 267                 sballoc(sb, n);
 268
 269         if (sb->sb_mb == NULL)
 270                 sb->sb_mb = m;
 271         else
 272                 sb->sb_lastrecord->m_nextpkt = m;
 273         sb->sb_lastrecord = m;
 274
 275         /*
 276          * Propogate M_EOR to the last mbuf and calculate sb_lastmbuf
 277          * so sbappend() can find it.
 278          */
 279         eor = m->m_flags;
 280         while (m->m_next) {
 281                 m->m_flags &= ~M_EOR;
 282                 m = m->m_next;
 283                 eor |= m->m_flags;
 284         }
 285         m->m_flags |= eor & M_EOR;
 286         sb->sb_lastmbuf = m;
 287
 288         return (1);
 289 }
 290
 291 /*
 292  * Append control information followed by data. Both the control and data
 293  * must be non-null.
 294  */
 295 int
 296 sbappendcontrol(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m0, struct mbuf *control)
 297 {
 298         struct mbuf *n;
 299         u_int length, cmbcnt, m0mbcnt;
 300         int eor;
 301
 302         KASSERT(control != NULL, ("sbappendcontrol"));
 303         KKASSERT(control->m_nextpkt == NULL);
 304         sbcheck(sb);
 305
 306         mbuftrackid(m0, 21);
 307         mbuftrackid(control, 22);
 308
 309         length = m_countm(control, &n, &cmbcnt) + m_countm(m0, NULL, &m0mbcnt);
 310
 311         KKASSERT(m0 != NULL);
 312
 313         n->m_next = m0;                 /* concatenate data to control */
 314
 315         if (sb->sb_mb == NULL)
 316                 sb->sb_mb = control;
 317         else
 318                 sb->sb_lastrecord->m_nextpkt = control;
 319         sb->sb_lastrecord = control;
 320
 321         /*
 322          * Propogate M_EOR to the last mbuf and calculate sb_lastmbuf
 323          * so sbappend() can find it.
 324          */
 325         eor = m0->m_flags;
 326         while (m0->m_next) {
 327                 m0->m_flags &= ~M_EOR;
 328                 m0 = m0->m_next;
 329                 eor |= m0->m_flags;
 330         }
 331         m0->m_flags |= eor & M_EOR;
 332         sb->sb_lastmbuf = m0;
 333
 334         sb->sb_cc += length;
 335         sb->sb_mbcnt += cmbcnt + m0mbcnt;
 336
 337         return (1);
 338 }
 339
 340 /*
 341  * Compress mbuf chain m into the socket buffer sb following mbuf tailm.
 342  * If tailm is null, the buffer is presumed empty.  Also, as a side-effect,
 343  * increment the sockbuf counts for each mbuf in the chain.
 344  */
 345 void
 346 sbcompress(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m, struct mbuf *tailm)
 347 {
 348         int eor = 0;
 349         struct mbuf *free_chain = NULL;
 350
 351         mbuftrackid(m, 23);
 352
 353         sbcheck(sb);
 354         while (m) {
 355                 struct mbuf *o;
 356
 357                 eor |= m->m_flags & M_EOR;
 358                 /*
 359                  * Disregard empty mbufs as long as we don't encounter
 360                  * an end-of-record or there is a trailing mbuf of
 361                  * the same type to propagate the EOR flag to.
 362                  *
 363                  * Defer the m_free() call because it can block and break
 364                  * the atomicy of the sockbuf.
 365                  */
 366                 if (m->m_len == 0 &&
 367                     (eor == 0 ||
 368                      (((o = m->m_next) || (o = tailm)) &&
 369                       o->m_type == m->m_type))) {
 370                         o = m->m_next;
 371                         m->m_next = free_chain;
 372                         free_chain = m;
 373                         m = o;
 374                         continue;
 375                 }
 376
 377                 /* See if we can coalesce with preceding mbuf. */
 378                 if (tailm && !(tailm->m_flags & M_EOR) && M_WRITABLE(tailm) &&
 379                     m->m_len <= MCLBYTES / 4 && /* XXX: Don't copy too much */
 380                     m->m_len <= M_TRAILINGSPACE(tailm) &&
 381                     tailm->m_type == m->m_type) {
 382                         u_long mbcnt_sz;
 383
 384                         bcopy(mtod(m, caddr_t),
 385                               mtod(tailm, caddr_t) + tailm->m_len,
 386                               (unsigned)m->m_len);
 387                         tailm->m_len += m->m_len;
 388
 389                         sb->sb_cc += m->m_len;          /* update sb counter */
 390
 391                         /*
 392                          * Fix the wrongly updated mbcnt_prealloc
 393                          */
 394                         mbcnt_sz = MSIZE;
 395                         if (m->m_flags & M_EXT)
 396                                 mbcnt_sz += m->m_ext.ext_size;
 397                         atomic_subtract_long(&sb->sb_mbcnt_prealloc, mbcnt_sz);
 398
 399                         o = m->m_next;
 400                         m->m_next = free_chain;
 401                         free_chain = m;
 402                         m = o;
 403                         continue;
 404                 }
 405
 406                 /* Insert whole mbuf. */
 407                 if (tailm == NULL) {
 408                         KASSERT(sb->sb_mb == NULL,
 409                                 ("sbcompress: sb_mb not NULL"));
 410                         sb->sb_mb = m;          /* only mbuf in sockbuf */
 411                         sb->sb_lastrecord = m;  /* new last record */
 412                 } else {
 413                         tailm->m_next = m;      /* tack m on following tailm */
 414                 }
 415                 sb->sb_lastmbuf = m;    /* update last mbuf hint */
 416
 417                 tailm = m;      /* just inserted mbuf becomes the new tail */
 418                 m = m->m_next;          /* advance to next mbuf */
 419                 tailm->m_next = NULL;   /* split inserted mbuf off from chain */
 420
 421                 /* update sb counters for just added mbuf */
 422                 sballoc(sb, tailm);
 423
 424                 /* clear EOR on intermediate mbufs */
 425                 tailm->m_flags &= ~M_EOR;
 426         }
 427
 428         /*
 429          * Propogate EOR to the last mbuf
 430          */
 431         if (eor) {
 432                 if (tailm)
 433                         tailm->m_flags |= eor;
 434                 else
 435                         kprintf("semi-panic: sbcompress");
 436         }
 437
 438         /*
 439          * Clean up any defered frees.
 440          */
 441         while (free_chain)
 442                 free_chain = m_free(free_chain);
 443
 444         sbcheck(sb);
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Free all mbufs in a sockbuf.
 449  * Check that all resources are reclaimed.
 450  */
 451 void
 452 sbflush(struct sockbuf *sb)
 453 {
 454         while (sb->sb_mbcnt) {
 455                 /*
 456                  * Don't call sbdrop(sb, 0) if the leading mbuf is non-empty:
 457                  * we would loop forever. Panic instead.
 458                  */
 459                 if (!sb->sb_cc && (sb->sb_mb == NULL || sb->sb_mb->m_len))
 460                         break;
 461                 sbdrop(sb, (int)sb->sb_cc);
 462         }
 463         KASSERT(!(sb->sb_cc || sb->sb_mb || sb->sb_mbcnt || sb->sb_lastmbuf),
 464             ("sbflush: cc %ld || mb %p || mbcnt %ld || lastmbuf %p",
 465             sb->sb_cc, sb->sb_mb, sb->sb_mbcnt, sb->sb_lastmbuf));
 466 }
 467
 468 /*
 469  * Drop data from (the front of) a sockbuf.  If the current record is
 470  * exhausted this routine will move onto the next one and continue dropping
 471  * data.
 472  */
 473 void
 474 sbdrop(struct sockbuf *sb, int len)
 475 {
 476         struct mbuf *m;
 477         struct mbuf *free_chain = NULL;
 478
 479         sbcheck(sb);
 480         crit_enter();
 481
 482         m = sb->sb_mb;
 483         while (m && len > 0) {
 484                 if (m->m_len > len) {
 485                         m->m_len -= len;
 486                         m->m_data += len;
 487                         sb->sb_cc -= len;
 488                         atomic_subtract_long(&sb->sb_cc_prealloc, len);
 489                         break;
 490                 }
 491                 len -= m->m_len;
 492                 m = sbunlinkmbuf(sb, m, &free_chain);
 493                 if (m == NULL && len)
 494                         m = sb->sb_mb;
 495         }
 496
 497         /*
 498          * Remove any trailing 0-length mbufs in the current record.  If
 499          * the last record for which data was removed is now empty, m will be
 500          * NULL.
 501          */
 502         while (m && m->m_len == 0) {
 503                 m = sbunlinkmbuf(sb, m, &free_chain);
 504         }
 505         crit_exit();
 506         if (free_chain)
 507                 m_freem(free_chain);
 508         sbcheck(sb);
 509 }
 510
 511 /*
 512  * Drop a record off the front of a sockbuf and move the next record
 513  * to the front.
 514  *
 515  * Must be called while holding a critical section.
 516  */
 517 void
 518 sbdroprecord(struct sockbuf *sb)
 519 {
 520         struct mbuf *m;
 521         struct mbuf *n;
 522
 523         sbcheck(sb);
 524         m = sb->sb_mb;
 525         if (m) {
 526                 if ((sb->sb_mb = m->m_nextpkt) == NULL) {
 527                         sb->sb_lastrecord = NULL;
 528                         sb->sb_lastmbuf = NULL;
 529                 }
 530                 m->m_nextpkt = NULL;
 531                 for (n = m; n; n = n->m_next)
 532                         sbfree(sb, n);
 533                 m_freem(m);
 534                 sbcheck(sb);
 535         }
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Drop the first mbuf off the sockbuf and move the next mbuf to the front.
 540  * Currently only the head mbuf of the sockbuf may be dropped this way.
 541  *
 542  * The next mbuf in the same record as the mbuf being removed is returned
 543  * or NULL if the record is exhausted.  Note that other records may remain
 544  * in the sockbuf when NULL is returned.
 545  *
 546  * Must be called while holding a critical section.
 547  */
 548 struct mbuf *
 549 sbunlinkmbuf(struct sockbuf *sb, struct mbuf *m, struct mbuf **free_chain)
 550 {
 551         struct mbuf *n;
 552
 553         KKASSERT(sb->sb_mb == m);
 554         sbfree(sb, m);
 555         n = m->m_next;
 556         if (n) {
 557                 sb->sb_mb = n;
 558                 if (sb->sb_lastrecord == m)
 559                         sb->sb_lastrecord = n;
 560                 KKASSERT(sb->sb_lastmbuf != m);
 561                 n->m_nextpkt = m->m_nextpkt;
 562         } else {
 563                 sb->sb_mb = m->m_nextpkt;
 564                 if (sb->sb_lastrecord == m) {
 565                         KKASSERT(sb->sb_mb == NULL);
 566                         sb->sb_lastrecord = NULL;
 567                 }
 568                 if (sb->sb_mb == NULL)
 569                         sb->sb_lastmbuf = NULL;
 570         }
 571         m->m_nextpkt = NULL;
 572         if (free_chain) {
 573                 m->m_next = *free_chain;
 574                 *free_chain = m;
 575         } else {
 576                 m->m_next = NULL;
 577         }
 578         return(n);
 579 }
 580
 581 /*
 582  * Create a "control" mbuf containing the specified data
 583  * with the specified type for presentation on a socket buffer.
 584  */
 585 struct mbuf *
 586 sbcreatecontrol(caddr_t p, int size, int type, int level)
 587 {
 588         struct cmsghdr *cp;
 589         struct mbuf *m;
 590
 591         if (CMSG_SPACE((u_int)size) > MCLBYTES)
 592                 return (NULL);
 593         m = m_getl(CMSG_SPACE((u_int)size), MB_DONTWAIT, MT_CONTROL, 0, NULL);
 594         if (m == NULL)
 595                 return (NULL);
 596         m->m_len = CMSG_SPACE(size);
 597         cp = mtod(m, struct cmsghdr *);
 598         if (p != NULL)
 599                 memcpy(CMSG_DATA(cp), p, size);
 600         cp->cmsg_len = CMSG_LEN(size);
 601         cp->cmsg_level = level;
 602         cp->cmsg_type = type;
 603         mbuftrackid(m, 24);
 604         return (m);
 605 }
 606