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
  34 #include "opt_inet.h"
  35 #include "opt_rss.h"
  36
  37 #include <sys/param.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/socket.h>
  41 #include <sys/socketvar.h>
  42 #include <sys/thread.h>
  43 #include <sys/sysctl.h>
  44 #include <sys/globaldata.h>
  45
  46 #include <net/if.h>
  47 #include <net/netisr.h>
  48 #include <net/toeplitz2.h>
  49
  50 #include <netinet/in_systm.h>
  51 #include <netinet/in.h>
  52 #include <netinet/in_var.h>
  53 #include <netinet/in_pcb.h>
  54 #include <netinet/ip.h>
  55 #include <netinet/ip_var.h>
  56 #include <netinet/tcp.h>
  57 #include <netinet/tcpip.h>
  58 #include <netinet/tcp_var.h>
  59 #include <netinet/udp.h>
  60 #include <netinet/udp_var.h>
  61
  62 extern int udp_mpsafe_thread;
  63
  64 /*
  65  * Toeplitz hash functions - the idea is to match the hardware.
  66  */
  67 static __inline int
  68 INP_MPORT_HASH_UDP(in_addr_t faddr, in_addr_t laddr,
  69                    in_port_t fport, in_port_t lport)
  70 {
  71         return toeplitz_hash(toeplitz_rawhash_addr(faddr, laddr));
  72 }
  73
  74 static __inline int
  75 INP_MPORT_HASH_TCP(in_addr_t faddr, in_addr_t laddr,
  76                    in_port_t fport, in_port_t lport)
  77 {
  78         return toeplitz_hash(
  79                toeplitz_rawhash_addrport(faddr, laddr, fport, lport));
  80 }
  81
  82 /*
  83  * Map a network address to a processor.
  84  */
  85 int
  86 tcp_addrcpu(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
  87 {
  88         return (INP_MPORT_HASH_TCP(faddr, laddr, fport, lport));
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Not implemented yet, use protocol thread 0
  93  */
  94 int
  95 udp_addrcpu(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
  96 {
  97 #ifdef notyet
  98         return (INP_MPORT_HASH_UDP(faddr, laddr, fport, lport));
  99 #else
 100         return 0;
 101 #endif
 102 }
 103
 104 /*
 105  * If the packet is a valid IP datagram, upon returning of this function
 106  * following things are promised:
 107  *
 108  * o  IP header (including any possible IP options) and any data preceding
 109  *    IP header (usually linker layer header) are in one mbuf (m_len).
 110  * o  IP header length is not less than the minimum (sizeof(struct ip)).
 111  * o  IP total length is not less than IP header length.
 112  * o  IP datagram resides completely in the mbuf chain,
 113  *    i.e. pkthdr.len >= IP total length.
 114  *
 115  * If the packet is a UDP datagram,
 116  * o  IP header (including any possible IP options) and UDP header are in
 117  *    one mbuf (m_len).
 118  * o  IP total length is not less than (IP header length + UDP header length).
 119  *
 120  * If the packet is a TCP segment,
 121  * o  IP header (including any possible IP options) and TCP header (including
 122  *    any possible TCP options) are in one mbuf (m_len).
 123  * o  TCP header length is not less than the minimum (sizeof(struct tcphdr)).
 124  * o  IP total length is not less than (IP header length + TCP header length).
 125  */
 126 boolean_t
 127 ip_lengthcheck(struct mbuf **mp, int hoff)
 128 {
 129         struct mbuf *m = *mp;
 130         struct ip *ip;
 131         int len, iphlen, iplen;
 132         struct tcphdr *th;
 133         int thoff;                              /* TCP data offset */
 134
 135         len = hoff + sizeof(struct ip);
 136
 137         /* The packet must be at least the size of an IP header. */
 138         if (m->m_pkthdr.len < len) {
 139                 ipstat.ips_tooshort++;
 140                 goto fail;
 141         }
 142
 143         /* The fixed IP header must reside completely in the first mbuf. */
 144         if (m->m_len < len) {
 145                 m = m_pullup(m, len);
 146                 if (m == NULL) {
 147                         ipstat.ips_toosmall++;
 148                         goto fail;
 149                 }
 150         }
 151
 152         ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 153
 154         /* Bound check the packet's stated IP header length. */
 155         iphlen = ip->ip_hl << 2;
 156         if (iphlen < sizeof(struct ip)) {       /* minimum header length */
 157                 ipstat.ips_badhlen++;
 158                 goto fail;
 159         }
 160
 161         /* The full IP header must reside completely in the one mbuf. */
 162         if (m->m_len < hoff + iphlen) {
 163                 m = m_pullup(m, hoff + iphlen);
 164                 if (m == NULL) {
 165                         ipstat.ips_badhlen++;
 166                         goto fail;
 167                 }
 168                 ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 169         }
 170
 171         iplen = ntohs(ip->ip_len);
 172
 173         /*
 174          * Check that the amount of data in the buffers is as
 175          * at least much as the IP header would have us expect.
 176          */
 177         if (m->m_pkthdr.len < hoff + iplen) {
 178                 ipstat.ips_tooshort++;
 179                 goto fail;
 180         }
 181
 182         /*
 183          * Fragments other than the first fragment don't have much
 184          * length information.
 185          */
 186         if (ntohs(ip->ip_off) & IP_OFFMASK)
 187                 goto ipcheckonly;
 188
 189         /*
 190          * The TCP/IP or UDP/IP header must be entirely contained within
 191          * the first fragment of a packet.  Packet filters will break if they
 192          * aren't.
 193          *
 194          * Since the packet will be trimmed to ip_len we must also make sure
 195          * the potentially trimmed down length is still sufficient to hold
 196          * the header(s).
 197          */
 198         switch (ip->ip_p) {
 199         case IPPROTO_TCP:
 200                 if (iplen < iphlen + sizeof(struct tcphdr)) {
 201                         ++tcpstat.tcps_rcvshort;
 202                         goto fail;
 203                 }
 204                 if (m->m_len < hoff + iphlen + sizeof(struct tcphdr)) {
 205                         m = m_pullup(m, hoff + iphlen + sizeof(struct tcphdr));
 206                         if (m == NULL) {
 207                                 tcpstat.tcps_rcvshort++;
 208                                 goto fail;
 209                         }
 210                         ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 211                 }
 212                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 213                 thoff = th->th_off << 2;
 214                 if (thoff < sizeof(struct tcphdr) ||
 215                     thoff + iphlen > ntohs(ip->ip_len)) {
 216                         tcpstat.tcps_rcvbadoff++;
 217                         goto fail;
 218                 }
 219                 if (m->m_len < hoff + iphlen + thoff) {
 220                         m = m_pullup(m, hoff + iphlen + thoff);
 221                         if (m == NULL) {
 222                                 tcpstat.tcps_rcvshort++;
 223                                 goto fail;
 224                         }
 225                 }
 226                 break;
 227         case IPPROTO_UDP:
 228                 if (iplen < iphlen + sizeof(struct udphdr)) {
 229                         ++udp_stat.udps_hdrops;
 230                         goto fail;
 231                 }
 232                 if (m->m_len < hoff + iphlen + sizeof(struct udphdr)) {
 233                         m = m_pullup(m, hoff + iphlen + sizeof(struct udphdr));
 234                         if (m == NULL) {
 235                                 udp_stat.udps_hdrops++;
 236                                 goto fail;
 237                         }
 238                 }
 239                 break;
 240         default:
 241 ipcheckonly:
 242                 if (iplen < iphlen) {
 243                         ++ipstat.ips_badlen;
 244                         goto fail;
 245                 }
 246                 break;
 247         }
 248
 249         m->m_flags |= M_LENCHECKED;
 250         *mp = m;
 251         return TRUE;
 252
 253 fail:
 254         if (m != NULL)
 255                 m_freem(m);
 256         *mp = NULL;
 257         return FALSE;
 258 }
 259
 260 /*
 261  * Assign a protocol processing thread to a packet.  The IP header is at
 262  * offset (hoff) in the packet (i.e. the mac header might still be intact).
 263  *
 264  * This function can blow away the mbuf if the packet is malformed.
 265  */
 266 void
 267 ip_cpufn(struct mbuf **mptr, int hoff, int dir)
 268 {
 269         struct ip *ip;
 270         int iphlen;
 271         struct tcphdr *th;
 272         struct udphdr *uh;
 273         struct mbuf *m;
 274         int cpu;
 275
 276         if (!ip_lengthcheck(mptr, hoff))
 277                 return;
 278
 279         m = *mptr;
 280         ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 281         iphlen = ip->ip_hl << 2;
 282
 283         /*
 284          * XXX generic packet handling defrag on CPU 0 for now.
 285          */
 286         if (ntohs(ip->ip_off) & (IP_MF | IP_OFFMASK)) {
 287                 cpu = 0;
 288                 goto back;
 289         }
 290
 291         switch (ip->ip_p) {
 292         case IPPROTO_TCP:
 293                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 294                 cpu = INP_MPORT_HASH_TCP(ip->ip_src.s_addr,
 295                                          ip->ip_dst.s_addr,
 296                                          th->th_sport,
 297                                          th->th_dport);
 298                 break;
 299
 300         case IPPROTO_UDP:
 301                 uh = (struct udphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 302
 303                 cpu = INP_MPORT_HASH_UDP(ip->ip_src.s_addr,
 304                                          ip->ip_dst.s_addr,
 305                                          uh->uh_sport,
 306                                          uh->uh_dport);
 307                 break;
 308
 309         default:
 310                 cpu = 0;
 311                 break;
 312         }
 313 back:
 314         m->m_flags |= M_HASH;
 315         m->m_pkthdr.hash = cpu;
 316 }
 317
 318 void
 319 ip_cpufn_in(struct mbuf **mptr, int hoff)
 320 {
 321         ip_cpufn(mptr, hoff, IP_MPORT_IN);
 322 }
 323
 324 /*
 325  * Verify and adjust the hash value of the packet.
 326  *
 327  * Unlike ip_cpufn(), the packet content is not accessed.  The packet info
 328  * (pi) and the hash of the packet (m_pkthdr.hash) is used instead.
 329  *
 330  * Caller has already made sure that m_pkthdr.hash is valid, i.e. m_flags
 331  * has M_HASH set.
 332  */
 333 void
 334 ip_hashcheck(struct mbuf *m, const struct pktinfo *pi)
 335 {
 336         KASSERT((m->m_flags & M_HASH), ("no valid packet hash"));
 337         KASSERT(m->m_pkthdr.hash < ncpus2,
 338                 ("invalid packet hash %#x", m->m_pkthdr.hash));
 339
 340         /*
 341          * XXX generic packet handling defrag on CPU 0 for now.
 342          */
 343         if (pi->pi_flags & PKTINFO_FLAG_FRAG) {
 344                 m->m_pkthdr.hash = 0;
 345                 return;
 346         }
 347
 348         switch (pi->pi_l3proto) {
 349         case IPPROTO_TCP:
 350         case IPPROTO_UDP:
 351                 break;
 352
 353         default:
 354                 /* Let software calculate the hash */
 355                 m->m_flags &= ~M_HASH;
 356                 break;
 357         }
 358 }
 359
 360 /*
 361  * This is used to map a socket to a message port for sendmsg() and friends.
 362  * It is not called for any other purpose.  In the case of TCP we just return
 363  * the port already installed in the socket.
 364  */
 365 lwkt_port_t
 366 tcp_soport(struct socket *so, struct sockaddr *nam,
 367            struct mbuf **dummy __unused)
 368 {
 369         return(so->so_port);
 370 }
 371
 372 /*
 373  * Used to route icmp messages to the proper protocol thread for ctlinput
 374  * operation.
 375  */
 376 lwkt_port_t
 377 tcp_ctlport(int cmd, struct sockaddr *sa, void *vip)
 378 {
 379         struct ip *ip = vip;
 380         struct tcphdr *th;
 381         struct in_addr faddr;
 382         int cpu;
 383
 384         faddr = ((struct sockaddr_in *)sa)->sin_addr;
 385         if (sa->sa_family != AF_INET || faddr.s_addr == INADDR_ANY)
 386                 return(NULL);
 387         if (ip == NULL || PRC_IS_REDIRECT(cmd) || cmd == PRC_HOSTDEAD) {
 388                 /*
 389                  * A new message will be allocated later to save necessary
 390                  * information and will be forwarded to all network protocol
 391                  * threads in the following way:
 392                  *
 393                  * (the the thread owns the msgport that we return here)
 394                  * netisr0 <--+
 395                  *    |       |
 396                  *    |       |
 397                  *    |       |
 398                  *    +-------+
 399                  *     sendmsg
 400                  *     [msg is kmalloc()ed]
 401                  *
 402                  *
 403                  * Later on, when the msg is received by netisr0:
 404                  *
 405                  *         forwardmsg         forwardmsg
 406                  * netisr0 ---------> netisr1 ---------> netisrN
 407                  *                                       [msg is kfree()ed]
 408                  */
 409                 return cpu0_ctlport(cmd, sa, vip);
 410         } else {
 411                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + (ip->ip_hl << 2));
 412                 cpu = tcp_addrcpu(faddr.s_addr, th->th_dport,
 413                                   ip->ip_src.s_addr, th->th_sport);
 414         }
 415         return(netisr_cpuport(cpu));
 416 }
 417
 418 lwkt_port_t
 419 tcp_addrport(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 420 {
 421         return(netisr_cpuport(tcp_addrcpu(faddr, fport, laddr, lport)));
 422 }
 423
 424 lwkt_port_t
 425 tcp_addrport0(void)
 426 {
 427         return(netisr_cpuport(0));
 428 }
 429
 430 lwkt_port_t
 431 udp_addrport(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 432 {
 433         return(netisr_cpuport(udp_addrcpu(faddr, fport, laddr, lport)));
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Used to route icmp messages to the proper protocol thread for ctlinput
 438  * operation.
 439  */
 440 lwkt_port_t
 441 udp_ctlport(int cmd, struct sockaddr *sa, void *vip)
 442 {
 443         struct ip *ip = vip;
 444         struct udphdr *uh;
 445         struct in_addr faddr;
 446         int cpu;
 447
 448         faddr = ((struct sockaddr_in *)sa)->sin_addr;
 449         if (sa->sa_family != AF_INET || faddr.s_addr == INADDR_ANY)
 450                 return(NULL);
 451         if (PRC_IS_REDIRECT(cmd)) {
 452                 /*
 453                  * See the comment in tcp_ctlport; the only difference
 454                  * is that message is forwarded to UDP protocol theads.
 455                  */
 456                 return cpu0_ctlport(cmd, sa, vip);
 457         } else if (ip == NULL || cmd == PRC_HOSTDEAD) {
 458                 /*
 459                  * XXX
 460                  * Once UDP inpcbs are CPU localized, we should do
 461                  * the same forwarding as PRC_IS_REDIRECT(cmd)
 462                  */
 463                 cpu = 0;
 464         } else {
 465                 uh = (struct udphdr *)((caddr_t)ip + (ip->ip_hl << 2));
 466
 467                 cpu = udp_addrcpu(faddr.s_addr, ip->ip_src.s_addr,
 468                                   uh->uh_dport, uh->uh_sport);
 469         }
 470         return (netisr_cpuport(cpu));
 471 }