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