drivers/net/mctp/mctp-serial.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Management Component Transport Protocol (MCTP) - serial transport
   4  * binding. This driver is an implementation of the DMTF specificiation
   5  * "DSP0253 - Management Component Transport Protocol (MCTP) Serial Transport
   6  * Binding", available at:
   7  *
   8  *  https://www.dmtf.org/sites/default/files/standards/documents/DSP0253_1.0.0.pdf
   9  *
  10  * This driver provides DSP0253-type MCTP-over-serial transport using a Linux
  11  * tty device, by setting the N_MCTP line discipline on the tty.
  12  *
  13  * Copyright (c) 2021 Code Construct
  14  */
  15
  16 #include <linux/idr.h>
  17 #include <linux/if_arp.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/skbuff.h>
  20 #include <linux/tty.h>
  21 #include <linux/workqueue.h>
  22 #include <linux/crc-ccitt.h>
  23
  24 #include <linux/mctp.h>
  25 #include <net/mctp.h>
  26 #include <net/pkt_sched.h>
  27
  28 #define MCTP_SERIAL_MTU         68 /* base mtu (64) + mctp header */
  29 #define MCTP_SERIAL_FRAME_MTU   (MCTP_SERIAL_MTU + 6) /* + serial framing */
  30
  31 #define MCTP_SERIAL_VERSION     0x1 /* DSP0253 defines a single version: 1 */
  32
  33 #define BUFSIZE                 MCTP_SERIAL_FRAME_MTU
  34
  35 #define BYTE_FRAME              0x7e
  36 #define BYTE_ESC                0x7d
  37
  38 #define FCS_INIT                0xffff
  39
  40 static DEFINE_IDA(mctp_serial_ida);
  41
  42 enum mctp_serial_state {
  43         STATE_IDLE,
  44         STATE_START,
  45         STATE_HEADER,
  46         STATE_DATA,
  47         STATE_ESCAPE,
  48         STATE_TRAILER,
  49         STATE_DONE,
  50         STATE_ERR,
  51 };
  52
  53 struct mctp_serial {
  54         struct net_device       *netdev;
  55         struct tty_struct       *tty;
  56
  57         int                     idx;
  58
  59         /* protects our rx & tx state machines; held during both paths */
  60         spinlock_t              lock;
  61
  62         struct work_struct      tx_work;
  63         enum mctp_serial_state  txstate, rxstate;
  64         u16                     txfcs, rxfcs, rxfcs_rcvd;
  65         unsigned int            txlen, rxlen;
  66         unsigned int            txpos, rxpos;
  67         unsigned char           txbuf[BUFSIZE],
  68                                 rxbuf[BUFSIZE];
  69 };
  70
  71 static bool needs_escape(unsigned char c)
  72 {
  73         return c == BYTE_ESC || c == BYTE_FRAME;
  74 }
  75
  76 static int next_chunk_len(struct mctp_serial *dev)
  77 {
  78         int i;
  79
  80         /* either we have no bytes to send ... */
  81         if (dev->txpos == dev->txlen)
  82                 return 0;
  83
  84         /* ... or the next byte to send is an escaped byte; requiring a
  85          * single-byte chunk...
  86          */
  87         if (needs_escape(dev->txbuf[dev->txpos]))
  88                 return 1;
  89
  90         /* ... or we have one or more bytes up to the next escape - this chunk
  91          * will be those non-escaped bytes, and does not include the escaped
  92          * byte.
  93          */
  94         for (i = 1; i + dev->txpos + 1 < dev->txlen; i++) {
  95                 if (needs_escape(dev->txbuf[dev->txpos + i + 1]))
  96                         break;
  97         }
  98
  99         return i;
 100 }
 101
 102 static int write_chunk(struct mctp_serial *dev, unsigned char *buf, int len)
 103 {
 104         return dev->tty->ops->write(dev->tty, buf, len);
 105 }
 106
 107 static void mctp_serial_tx_work(struct work_struct *work)
 108 {
 109         struct mctp_serial *dev = container_of(work, struct mctp_serial,
 110                                                tx_work);
 111         unsigned char c, buf[3];
 112         unsigned long flags;
 113         int len, txlen;
 114
 115         spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
 116
 117         /* txstate represents the next thing to send */
 118         switch (dev->txstate) {
 119         case STATE_START:
 120                 dev->txpos = 0;
 121                 fallthrough;
 122         case STATE_HEADER:
 123                 buf[0] = BYTE_FRAME;
 124                 buf[1] = MCTP_SERIAL_VERSION;
 125                 buf[2] = dev->txlen;
 126
 127                 if (!dev->txpos)
 128                         dev->txfcs = crc_ccitt(FCS_INIT, buf + 1, 2);
 129
 130                 txlen = write_chunk(dev, buf + dev->txpos, 3 - dev->txpos);
 131                 if (txlen <= 0) {
 132                         dev->txstate = STATE_ERR;
 133                 } else {
 134                         dev->txpos += txlen;
 135                         if (dev->txpos == 3) {
 136                                 dev->txstate = STATE_DATA;
 137                                 dev->txpos = 0;
 138                         }
 139                 }
 140                 break;
 141
 142         case STATE_ESCAPE:
 143                 buf[0] = dev->txbuf[dev->txpos] & ~0x20;
 144                 txlen = write_chunk(dev, buf, 1);
 145                 if (txlen <= 0) {
 146                         dev->txstate = STATE_ERR;
 147                 } else {
 148                         dev->txpos += txlen;
 149                         if (dev->txpos == dev->txlen) {
 150                                 dev->txstate = STATE_TRAILER;
 151                                 dev->txpos = 0;
 152                         }
 153                 }
 154
 155                 break;
 156
 157         case STATE_DATA:
 158                 len = next_chunk_len(dev);
 159                 if (len) {
 160                         c = dev->txbuf[dev->txpos];
 161                         if (len == 1 && needs_escape(c)) {
 162                                 buf[0] = BYTE_ESC;
 163                                 buf[1] = c & ~0x20;
 164                                 dev->txfcs = crc_ccitt_byte(dev->txfcs, c);
 165                                 txlen = write_chunk(dev, buf, 2);
 166                                 if (txlen == 2)
 167                                         dev->txpos++;
 168                                 else if (txlen == 1)
 169                                         dev->txstate = STATE_ESCAPE;
 170                                 else
 171                                         dev->txstate = STATE_ERR;
 172                         } else {
 173                                 txlen = write_chunk(dev,
 174                                                     dev->txbuf + dev->txpos,
 175                                                     len);
 176                                 if (txlen <= 0) {
 177                                         dev->txstate = STATE_ERR;
 178                                 } else {
 179                                         dev->txfcs = crc_ccitt(dev->txfcs,
 180                                                                dev->txbuf +
 181                                                                dev->txpos,
 182                                                                txlen);
 183                                         dev->txpos += txlen;
 184                                 }
 185                         }
 186                         if (dev->txstate == STATE_DATA &&
 187                             dev->txpos == dev->txlen) {
 188                                 dev->txstate = STATE_TRAILER;
 189                                 dev->txpos = 0;
 190                         }
 191                         break;
 192                 }
 193                 dev->txstate = STATE_TRAILER;
 194                 dev->txpos = 0;
 195                 fallthrough;
 196
 197         case STATE_TRAILER:
 198                 buf[0] = dev->txfcs >> 8;
 199                 buf[1] = dev->txfcs & 0xff;
 200                 buf[2] = BYTE_FRAME;
 201                 txlen = write_chunk(dev, buf + dev->txpos, 3 - dev->txpos);
 202                 if (txlen <= 0) {
 203                         dev->txstate = STATE_ERR;
 204                 } else {
 205                         dev->txpos += txlen;
 206                         if (dev->txpos == 3) {
 207                                 dev->txstate = STATE_DONE;
 208                                 dev->txpos = 0;
 209                         }
 210                 }
 211                 break;
 212         default:
 213                 netdev_err_once(dev->netdev, "invalid tx state %d\n",
 214                                 dev->txstate);
 215         }
 216
 217         if (dev->txstate == STATE_DONE) {
 218                 dev->netdev->stats.tx_packets++;
 219                 dev->netdev->stats.tx_bytes += dev->txlen;
 220                 dev->txlen = 0;
 221                 dev->txpos = 0;
 222                 clear_bit(TTY_DO_WRITE_WAKEUP, &dev->tty->flags);
 223                 dev->txstate = STATE_IDLE;
 224                 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
 225
 226                 netif_wake_queue(dev->netdev);
 227         } else {
 228                 spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
 229         }
 230 }
 231
 232 static netdev_tx_t mctp_serial_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *ndev)
 233 {
 234         struct mctp_serial *dev = netdev_priv(ndev);
 235         unsigned long flags;
 236
 237         WARN_ON(dev->txstate != STATE_IDLE);
 238
 239         if (skb->len > MCTP_SERIAL_MTU) {
 240                 dev->netdev->stats.tx_dropped++;
 241                 goto out;
 242         }
 243
 244         spin_lock_irqsave(&dev->lock, flags);
 245         netif_stop_queue(dev->netdev);
 246         skb_copy_bits(skb, 0, dev->txbuf, skb->len);
 247         dev->txpos = 0;
 248         dev->txlen = skb->len;
 249         dev->txstate = STATE_START;
 250         spin_unlock_irqrestore(&dev->lock, flags);
 251
 252         set_bit(TTY_DO_WRITE_WAKEUP, &dev->tty->flags);
 253         schedule_work(&dev->tx_work);
 254
 255 out:
 256         kfree_skb(skb);
 257         return NETDEV_TX_OK;
 258 }
 259
 260 static void mctp_serial_tty_write_wakeup(struct tty_struct *tty)
 261 {
 262         struct mctp_serial *dev = tty->disc_data;
 263
 264         schedule_work(&dev->tx_work);
 265 }
 266
 267 static void mctp_serial_rx(struct mctp_serial *dev)
 268 {
 269         struct mctp_skb_cb *cb;
 270         struct sk_buff *skb;
 271
 272         if (dev->rxfcs != dev->rxfcs_rcvd) {
 273                 dev->netdev->stats.rx_dropped++;
 274                 dev->netdev->stats.rx_crc_errors++;
 275                 return;
 276         }
 277
 278         skb = netdev_alloc_skb(dev->netdev, dev->rxlen);
 279         if (!skb) {
 280                 dev->netdev->stats.rx_dropped++;
 281                 return;
 282         }
 283
 284         skb->protocol = htons(ETH_P_MCTP);
 285         skb_put_data(skb, dev->rxbuf, dev->rxlen);
 286         skb_reset_network_header(skb);
 287
 288         cb = __mctp_cb(skb);
 289         cb->halen = 0;
 290
 291         netif_rx(skb);
 292         dev->netdev->stats.rx_packets++;
 293         dev->netdev->stats.rx_bytes += dev->rxlen;
 294 }
 295
 296 static void mctp_serial_push_header(struct mctp_serial *dev, unsigned char c)
 297 {
 298         switch (dev->rxpos) {
 299         case 0:
 300                 if (c == BYTE_FRAME)
 301                         dev->rxpos++;
 302                 else
 303                         dev->rxstate = STATE_ERR;
 304                 break;
 305         case 1:
 306                 if (c == MCTP_SERIAL_VERSION) {
 307                         dev->rxpos++;
 308                         dev->rxfcs = crc_ccitt_byte(FCS_INIT, c);
 309                 } else {
 310                         dev->rxstate = STATE_ERR;
 311                 }
 312                 break;
 313         case 2:
 314                 if (c > MCTP_SERIAL_FRAME_MTU) {
 315                         dev->rxstate = STATE_ERR;
 316                 } else {
 317                         dev->rxlen = c;
 318                         dev->rxpos = 0;
 319                         dev->rxstate = STATE_DATA;
 320                         dev->rxfcs = crc_ccitt_byte(dev->rxfcs, c);
 321                 }
 322                 break;
 323         }
 324 }
 325
 326 static void mctp_serial_push_trailer(struct mctp_serial *dev, unsigned char c)
 327 {
 328         switch (dev->rxpos) {
 329         case 0:
 330                 dev->rxfcs_rcvd = c << 8;
 331                 dev->rxpos++;
 332                 break;
 333         case 1:
 334                 dev->rxfcs_rcvd |= c;
 335                 dev->rxpos++;
 336                 break;
 337         case 2:
 338                 if (c != BYTE_FRAME) {
 339                         dev->rxstate = STATE_ERR;
 340                 } else {
 341                         mctp_serial_rx(dev);
 342                         dev->rxlen = 0;
 343                         dev->rxpos = 0;
 344                         dev->rxstate = STATE_IDLE;
 345                 }
 346                 break;
 347         }
 348 }
 349
 350 static void mctp_serial_push(struct mctp_serial *dev, unsigned char c)
 351 {
 352         switch (dev->rxstate) {
 353         case STATE_IDLE:
 354                 dev->rxstate = STATE_HEADER;
 355                 fallthrough;
 356         case STATE_HEADER:
 357                 mctp_serial_push_header(dev, c);
 358                 break;
 359
 360         case STATE_ESCAPE:
 361                 c |= 0x20;
 362                 fallthrough;
 363         case STATE_DATA:
 364                 if (dev->rxstate != STATE_ESCAPE && c == BYTE_ESC) {
 365                         dev->rxstate = STATE_ESCAPE;
 366                 } else {
 367                         dev->rxfcs = crc_ccitt_byte(dev->rxfcs, c);
 368                         dev->rxbuf[dev->rxpos] = c;
 369                         dev->rxpos++;
 370                         dev->rxstate = STATE_DATA;
 371                         if (dev->rxpos == dev->rxlen) {
 372                                 dev->rxpos = 0;
 373                                 dev->rxstate = STATE_TRAILER;
 374                         }
 375                 }
 376                 break;
 377
 378         case STATE_TRAILER:
 379                 mctp_serial_push_trailer(dev, c);
 380                 break;
 381
 382         case STATE_ERR:
 383                 if (c == BYTE_FRAME)
 384                         dev->rxstate = STATE_IDLE;
 385                 break;
 386
 387         default:
 388                 netdev_err_once(dev->netdev, "invalid rx state %d\n",
 389                                 dev->rxstate);
 390         }
 391 }
 392
 393 static void mctp_serial_tty_receive_buf(struct tty_struct *tty, const u8 *c,
 394                                         const u8 *f, size_t len)
 395 {
 396         struct mctp_serial *dev = tty->disc_data;
 397         int i;
 398
 399         if (!netif_running(dev->netdev))
 400                 return;
 401
 402         /* we don't (currently) use the flag bytes, just data. */
 403         for (i = 0; i < len; i++)
 404                 mctp_serial_push(dev, c[i]);
 405 }
 406
 407 static void mctp_serial_uninit(struct net_device *ndev)
 408 {
 409         struct mctp_serial *dev = netdev_priv(ndev);
 410
 411         cancel_work_sync(&dev->tx_work);
 412 }
 413
 414 static const struct net_device_ops mctp_serial_netdev_ops = {
 415         .ndo_start_xmit = mctp_serial_tx,
 416         .ndo_uninit = mctp_serial_uninit,
 417 };
 418
 419 static void mctp_serial_setup(struct net_device *ndev)
 420 {
 421         ndev->type = ARPHRD_MCTP;
 422
 423         /* we limit at the fixed MTU, which is also the MCTP-standard
 424          * baseline MTU, so is also our minimum
 425          */
 426         ndev->mtu = MCTP_SERIAL_MTU;
 427         ndev->max_mtu = MCTP_SERIAL_MTU;
 428         ndev->min_mtu = MCTP_SERIAL_MTU;
 429
 430         ndev->hard_header_len = 0;
 431         ndev->addr_len = 0;
 432         ndev->tx_queue_len = DEFAULT_TX_QUEUE_LEN;
 433         ndev->flags = IFF_NOARP;
 434         ndev->netdev_ops = &mctp_serial_netdev_ops;
 435         ndev->needs_free_netdev = true;
 436 }
 437
 438 static int mctp_serial_open(struct tty_struct *tty)
 439 {
 440         struct mctp_serial *dev;
 441         struct net_device *ndev;
 442         char name[32];
 443         int idx, rc;
 444
 445         if (!capable(CAP_NET_ADMIN))
 446                 return -EPERM;
 447
 448         if (!tty->ops->write)
 449                 return -EOPNOTSUPP;
 450
 451         idx = ida_alloc(&mctp_serial_ida, GFP_KERNEL);
 452         if (idx < 0)
 453                 return idx;
 454
 455         snprintf(name, sizeof(name), "mctpserial%d", idx);
 456         ndev = alloc_netdev(sizeof(*dev), name, NET_NAME_ENUM,
 457                             mctp_serial_setup);
 458         if (!ndev) {
 459                 rc = -ENOMEM;
 460                 goto free_ida;
 461         }
 462
 463         dev = netdev_priv(ndev);
 464         dev->idx = idx;
 465         dev->tty = tty;
 466         dev->netdev = ndev;
 467         dev->txstate = STATE_IDLE;
 468         dev->rxstate = STATE_IDLE;
 469         spin_lock_init(&dev->lock);
 470         INIT_WORK(&dev->tx_work, mctp_serial_tx_work);
 471
 472         rc = register_netdev(ndev);
 473         if (rc)
 474                 goto free_netdev;
 475
 476         tty->receive_room = 64 * 1024;
 477         tty->disc_data = dev;
 478
 479         return 0;
 480
 481 free_netdev:
 482         free_netdev(ndev);
 483
 484 free_ida:
 485         ida_free(&mctp_serial_ida, idx);
 486         return rc;
 487 }
 488
 489 static void mctp_serial_close(struct tty_struct *tty)
 490 {
 491         struct mctp_serial *dev = tty->disc_data;
 492         int idx = dev->idx;
 493
 494         unregister_netdev(dev->netdev);
 495         ida_free(&mctp_serial_ida, idx);
 496 }
 497
 498 static struct tty_ldisc_ops mctp_ldisc = {
 499         .owner          = THIS_MODULE,
 500         .num            = N_MCTP,
 501         .name           = "mctp",
 502         .open           = mctp_serial_open,
 503         .close          = mctp_serial_close,
 504         .receive_buf    = mctp_serial_tty_receive_buf,
 505         .write_wakeup   = mctp_serial_tty_write_wakeup,
 506 };
 507
 508 static int __init mctp_serial_init(void)
 509 {
 510         return tty_register_ldisc(&mctp_ldisc);
 511 }
 512
 513 static void __exit mctp_serial_exit(void)
 514 {
 515         tty_unregister_ldisc(&mctp_ldisc);
 516 }
 517
 518 module_init(mctp_serial_init);
 519 module_exit(mctp_serial_exit);
 520
 521 MODULE_LICENSE("GPL v2");
 522 MODULE_AUTHOR("Jeremy Kerr <jk@codeconstruct.com.au>");
 523 MODULE_DESCRIPTION("MCTP Serial transport");