net/batman-adv/fragmentation.c

   1 /* Copyright (C) 2013-2016  B.A.T.M.A.N. contributors:
   2  *
   3  * Martin Hundebøll <martin@hundeboll.net>
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   7  * License as published by the Free Software Foundation.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  10  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  12  * General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16  */
  17
  18 #include "fragmentation.h"
  19 #include "main.h"
  20
  21 #include <linux/atomic.h>
  22 #include <linux/byteorder/generic.h>
  23 #include <linux/etherdevice.h>
  24 #include <linux/fs.h>
  25 #include <linux/if_ether.h>
  26 #include <linux/jiffies.h>
  27 #include <linux/kernel.h>
  28 #include <linux/lockdep.h>
  29 #include <linux/netdevice.h>
  30 #include <linux/skbuff.h>
  31 #include <linux/slab.h>
  32 #include <linux/spinlock.h>
  33 #include <linux/string.h>
  34
  35 #include "hard-interface.h"
  36 #include "originator.h"
  37 #include "packet.h"
  38 #include "routing.h"
  39 #include "send.h"
  40 #include "soft-interface.h"
  41
  42 /**
  43  * batadv_frag_clear_chain - delete entries in the fragment buffer chain
  44  * @head: head of chain with entries.
  45  *
  46  * Free fragments in the passed hlist. Should be called with appropriate lock.
  47  */
  48 static void batadv_frag_clear_chain(struct hlist_head *head)
  49 {
  50         struct batadv_frag_list_entry *entry;
  51         struct hlist_node *node;
  52
  53         hlist_for_each_entry_safe(entry, node, head, list) {
  54                 hlist_del(&entry->list);
  55                 kfree_skb(entry->skb);
  56                 kfree(entry);
  57         }
  58 }
  59
  60 /**
  61  * batadv_frag_purge_orig - free fragments associated to an orig
  62  * @orig_node: originator to free fragments from
  63  * @check_cb: optional function to tell if an entry should be purged
  64  */
  65 void batadv_frag_purge_orig(struct batadv_orig_node *orig_node,
  66                             bool (*check_cb)(struct batadv_frag_table_entry *))
  67 {
  68         struct batadv_frag_table_entry *chain;
  69         u8 i;
  70
  71         for (i = 0; i < BATADV_FRAG_BUFFER_COUNT; i++) {
  72                 chain = &orig_node->fragments[i];
  73                 spin_lock_bh(&chain->lock);
  74
  75                 if (!check_cb || check_cb(chain)) {
  76                         batadv_frag_clear_chain(&chain->head);
  77                         chain->size = 0;
  78                 }
  79
  80                 spin_unlock_bh(&chain->lock);
  81         }
  82 }
  83
  84 /**
  85  * batadv_frag_size_limit - maximum possible size of packet to be fragmented
  86  *
  87  * Return: the maximum size of payload that can be fragmented.
  88  */
  89 static int batadv_frag_size_limit(void)
  90 {
  91         int limit = BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE;
  92
  93         limit -= sizeof(struct batadv_frag_packet);
  94         limit *= BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS;
  95
  96         return limit;
  97 }
  98
  99 /**
 100  * batadv_frag_init_chain - check and prepare fragment chain for new fragment
 101  * @chain: chain in fragments table to init
 102  * @seqno: sequence number of the received fragment
 103  *
 104  * Make chain ready for a fragment with sequence number "seqno". Delete existing
 105  * entries if they have an "old" sequence number.
 106  *
 107  * Caller must hold chain->lock.
 108  *
 109  * Return: true if chain is empty and caller can just insert the new fragment
 110  * without searching for the right position.
 111  */
 112 static bool batadv_frag_init_chain(struct batadv_frag_table_entry *chain,
 113                                    u16 seqno)
 114 {
 115         lockdep_assert_held(&chain->lock);
 116
 117         if (chain->seqno == seqno)
 118                 return false;
 119
 120         if (!hlist_empty(&chain->head))
 121                 batadv_frag_clear_chain(&chain->head);
 122
 123         chain->size = 0;
 124         chain->seqno = seqno;
 125
 126         return true;
 127 }
 128
 129 /**
 130  * batadv_frag_insert_packet - insert a fragment into a fragment chain
 131  * @orig_node: originator that the fragment was received from
 132  * @skb: skb to insert
 133  * @chain_out: list head to attach complete chains of fragments to
 134  *
 135  * Insert a new fragment into the reverse ordered chain in the right table
 136  * entry. The hash table entry is cleared if "old" fragments exist in it.
 137  *
 138  * Return: true if skb is buffered, false on error. If the chain has all the
 139  * fragments needed to merge the packet, the chain is moved to the passed head
 140  * to avoid locking the chain in the table.
 141  */
 142 static bool batadv_frag_insert_packet(struct batadv_orig_node *orig_node,
 143                                       struct sk_buff *skb,
 144                                       struct hlist_head *chain_out)
 145 {
 146         struct batadv_frag_table_entry *chain;
 147         struct batadv_frag_list_entry *frag_entry_new = NULL, *frag_entry_curr;
 148         struct batadv_frag_list_entry *frag_entry_last = NULL;
 149         struct batadv_frag_packet *frag_packet;
 150         u8 bucket;
 151         u16 seqno, hdr_size = sizeof(struct batadv_frag_packet);
 152         bool ret = false;
 153
 154         /* Linearize packet to avoid linearizing 16 packets in a row when doing
 155          * the later merge. Non-linear merge should be added to remove this
 156          * linearization.
 157          */
 158         if (skb_linearize(skb) < 0)
 159                 goto err;
 160
 161         frag_packet = (struct batadv_frag_packet *)skb->data;
 162         seqno = ntohs(frag_packet->seqno);
 163         bucket = seqno % BATADV_FRAG_BUFFER_COUNT;
 164
 165         frag_entry_new = kmalloc(sizeof(*frag_entry_new), GFP_ATOMIC);
 166         if (!frag_entry_new)
 167                 goto err;
 168
 169         frag_entry_new->skb = skb;
 170         frag_entry_new->no = frag_packet->no;
 171
 172         /* Select entry in the "chain table" and delete any prior fragments
 173          * with another sequence number. batadv_frag_init_chain() returns true,
 174          * if the list is empty at return.
 175          */
 176         chain = &orig_node->fragments[bucket];
 177         spin_lock_bh(&chain->lock);
 178         if (batadv_frag_init_chain(chain, seqno)) {
 179                 hlist_add_head(&frag_entry_new->list, &chain->head);
 180                 chain->size = skb->len - hdr_size;
 181                 chain->timestamp = jiffies;
 182                 chain->total_size = ntohs(frag_packet->total_size);
 183                 ret = true;
 184                 goto out;
 185         }
 186
 187         /* Find the position for the new fragment. */
 188         hlist_for_each_entry(frag_entry_curr, &chain->head, list) {
 189                 /* Drop packet if fragment already exists. */
 190                 if (frag_entry_curr->no == frag_entry_new->no)
 191                         goto err_unlock;
 192
 193                 /* Order fragments from highest to lowest. */
 194                 if (frag_entry_curr->no < frag_entry_new->no) {
 195                         hlist_add_before(&frag_entry_new->list,
 196                                          &frag_entry_curr->list);
 197                         chain->size += skb->len - hdr_size;
 198                         chain->timestamp = jiffies;
 199                         ret = true;
 200                         goto out;
 201                 }
 202
 203                 /* store current entry because it could be the last in list */
 204                 frag_entry_last = frag_entry_curr;
 205         }
 206
 207         /* Reached the end of the list, so insert after 'frag_entry_last'. */
 208         if (likely(frag_entry_last)) {
 209                 hlist_add_behind(&frag_entry_new->list, &frag_entry_last->list);
 210                 chain->size += skb->len - hdr_size;
 211                 chain->timestamp = jiffies;
 212                 ret = true;
 213         }
 214
 215 out:
 216         if (chain->size > batadv_frag_size_limit() ||
 217             chain->total_size != ntohs(frag_packet->total_size) ||
 218             chain->total_size > batadv_frag_size_limit()) {
 219                 /* Clear chain if total size of either the list or the packet
 220                  * exceeds the maximum size of one merged packet. Don't allow
 221                  * packets to have different total_size.
 222                  */
 223                 batadv_frag_clear_chain(&chain->head);
 224                 chain->size = 0;
 225         } else if (ntohs(frag_packet->total_size) == chain->size) {
 226                 /* All fragments received. Hand over chain to caller. */
 227                 hlist_move_list(&chain->head, chain_out);
 228                 chain->size = 0;
 229         }
 230
 231 err_unlock:
 232         spin_unlock_bh(&chain->lock);
 233
 234 err:
 235         if (!ret) {
 236                 kfree(frag_entry_new);
 237                 kfree_skb(skb);
 238         }
 239
 240         return ret;
 241 }
 242
 243 /**
 244  * batadv_frag_merge_packets - merge a chain of fragments
 245  * @chain: head of chain with fragments
 246  *
 247  * Expand the first skb in the chain and copy the content of the remaining
 248  * skb's into the expanded one. After doing so, clear the chain.
 249  *
 250  * Return: the merged skb or NULL on error.
 251  */
 252 static struct sk_buff *
 253 batadv_frag_merge_packets(struct hlist_head *chain)
 254 {
 255         struct batadv_frag_packet *packet;
 256         struct batadv_frag_list_entry *entry;
 257         struct sk_buff *skb_out = NULL;
 258         int size, hdr_size = sizeof(struct batadv_frag_packet);
 259
 260         /* Remove first entry, as this is the destination for the rest of the
 261          * fragments.
 262          */
 263         entry = hlist_entry(chain->first, struct batadv_frag_list_entry, list);
 264         hlist_del(&entry->list);
 265         skb_out = entry->skb;
 266         kfree(entry);
 267
 268         packet = (struct batadv_frag_packet *)skb_out->data;
 269         size = ntohs(packet->total_size) + hdr_size;
 270
 271         /* Make room for the rest of the fragments. */
 272         if (pskb_expand_head(skb_out, 0, size - skb_out->len, GFP_ATOMIC) < 0) {
 273                 kfree_skb(skb_out);
 274                 skb_out = NULL;
 275                 goto free;
 276         }
 277
 278         /* Move the existing MAC header to just before the payload. (Override
 279          * the fragment header.)
 280          */
 281         skb_pull(skb_out, hdr_size);
 282         skb_out->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
 283         memmove(skb_out->data - ETH_HLEN, skb_mac_header(skb_out), ETH_HLEN);
 284         skb_set_mac_header(skb_out, -ETH_HLEN);
 285         skb_reset_network_header(skb_out);
 286         skb_reset_transport_header(skb_out);
 287
 288         /* Copy the payload of the each fragment into the last skb */
 289         hlist_for_each_entry(entry, chain, list) {
 290                 size = entry->skb->len - hdr_size;
 291                 memcpy(skb_put(skb_out, size), entry->skb->data + hdr_size,
 292                        size);
 293         }
 294
 295 free:
 296         /* Locking is not needed, because 'chain' is not part of any orig. */
 297         batadv_frag_clear_chain(chain);
 298         return skb_out;
 299 }
 300
 301 /**
 302  * batadv_frag_skb_buffer - buffer fragment for later merge
 303  * @skb: skb to buffer
 304  * @orig_node_src: originator that the skb is received from
 305  *
 306  * Add fragment to buffer and merge fragments if possible.
 307  *
 308  * There are three possible outcomes: 1) Packet is merged: Return true and
 309  * set *skb to merged packet; 2) Packet is buffered: Return true and set *skb
 310  * to NULL; 3) Error: Return false and free skb.
 311  *
 312  * Return: true when packet is merged or buffered, false when skb is not not
 313  * used.
 314  */
 315 bool batadv_frag_skb_buffer(struct sk_buff **skb,
 316                             struct batadv_orig_node *orig_node_src)
 317 {
 318         struct sk_buff *skb_out = NULL;
 319         struct hlist_head head = HLIST_HEAD_INIT;
 320         bool ret = false;
 321
 322         /* Add packet to buffer and table entry if merge is possible. */
 323         if (!batadv_frag_insert_packet(orig_node_src, *skb, &head))
 324                 goto out_err;
 325
 326         /* Leave if more fragments are needed to merge. */
 327         if (hlist_empty(&head))
 328                 goto out;
 329
 330         skb_out = batadv_frag_merge_packets(&head);
 331         if (!skb_out)
 332                 goto out_err;
 333
 334 out:
 335         ret = true;
 336 out_err:
 337         *skb = skb_out;
 338         return ret;
 339 }
 340
 341 /**
 342  * batadv_frag_skb_fwd - forward fragments that would exceed MTU when merged
 343  * @skb: skb to forward
 344  * @recv_if: interface that the skb is received on
 345  * @orig_node_src: originator that the skb is received from
 346  *
 347  * Look up the next-hop of the fragments payload and check if the merged packet
 348  * will exceed the MTU towards the next-hop. If so, the fragment is forwarded
 349  * without merging it.
 350  *
 351  * Return: true if the fragment is consumed/forwarded, false otherwise.
 352  */
 353 bool batadv_frag_skb_fwd(struct sk_buff *skb,
 354                          struct batadv_hard_iface *recv_if,
 355                          struct batadv_orig_node *orig_node_src)
 356 {
 357         struct batadv_priv *bat_priv = netdev_priv(recv_if->soft_iface);
 358         struct batadv_orig_node *orig_node_dst = NULL;
 359         struct batadv_neigh_node *neigh_node = NULL;
 360         struct batadv_frag_packet *packet;
 361         u16 total_size;
 362         bool ret = false;
 363
 364         packet = (struct batadv_frag_packet *)skb->data;
 365         orig_node_dst = batadv_orig_hash_find(bat_priv, packet->dest);
 366         if (!orig_node_dst)
 367                 goto out;
 368
 369         neigh_node = batadv_find_router(bat_priv, orig_node_dst, recv_if);
 370         if (!neigh_node)
 371                 goto out;
 372
 373         /* Forward the fragment, if the merged packet would be too big to
 374          * be assembled.
 375          */
 376         total_size = ntohs(packet->total_size);
 377         if (total_size > neigh_node->if_incoming->net_dev->mtu) {
 378                 batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_FWD);
 379                 batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_FWD_BYTES,
 380                                    skb->len + ETH_HLEN);
 381
 382                 packet->ttl--;
 383                 batadv_send_unicast_skb(skb, neigh_node);
 384                 ret = true;
 385         }
 386
 387 out:
 388         if (orig_node_dst)
 389                 batadv_orig_node_put(orig_node_dst);
 390         if (neigh_node)
 391                 batadv_neigh_node_put(neigh_node);
 392         return ret;
 393 }
 394
 395 /**
 396  * batadv_frag_create - create a fragment from skb
 397  * @net_dev: outgoing device for fragment
 398  * @skb: skb to create fragment from
 399  * @frag_head: header to use in new fragment
 400  * @fragment_size: size of new fragment
 401  *
 402  * Split the passed skb into two fragments: A new one with size matching the
 403  * passed mtu and the old one with the rest. The new skb contains data from the
 404  * tail of the old skb.
 405  *
 406  * Return: the new fragment, NULL on error.
 407  */
 408 static struct sk_buff *batadv_frag_create(struct net_device *net_dev,
 409                                           struct sk_buff *skb,
 410                                           struct batadv_frag_packet *frag_head,
 411                                           unsigned int fragment_size)
 412 {
 413         unsigned int ll_reserved = LL_RESERVED_SPACE(net_dev);
 414         unsigned int tailroom = net_dev->needed_tailroom;
 415         struct sk_buff *skb_fragment;
 416         unsigned int header_size = sizeof(*frag_head);
 417         unsigned int mtu = fragment_size + header_size;
 418
 419         skb_fragment = dev_alloc_skb(ll_reserved + mtu + tailroom);
 420         if (!skb_fragment)
 421                 goto err;
 422
 423         skb_fragment->priority = skb->priority;
 424
 425         /* Eat the last mtu-bytes of the skb */
 426         skb_reserve(skb_fragment, ll_reserved + header_size);
 427         skb_split(skb, skb_fragment, skb->len - fragment_size);
 428
 429         /* Add the header */
 430         skb_push(skb_fragment, header_size);
 431         memcpy(skb_fragment->data, frag_head, header_size);
 432
 433 err:
 434         return skb_fragment;
 435 }
 436
 437 /**
 438  * batadv_frag_send_packet - create up to 16 fragments from the passed skb
 439  * @skb: skb to create fragments from
 440  * @orig_node: final destination of the created fragments
 441  * @neigh_node: next-hop of the created fragments
 442  *
 443  * Return: the netdev tx status or -1 in case of error.
 444  * When -1 is returned the skb is not consumed.
 445  */
 446 int batadv_frag_send_packet(struct sk_buff *skb,
 447                             struct batadv_orig_node *orig_node,
 448                             struct batadv_neigh_node *neigh_node)
 449 {
 450         struct net_device *net_dev = neigh_node->if_incoming->net_dev;
 451         struct batadv_priv *bat_priv;
 452         struct batadv_hard_iface *primary_if = NULL;
 453         struct batadv_frag_packet frag_header;
 454         struct sk_buff *skb_fragment;
 455         unsigned int mtu = net_dev->mtu;
 456         unsigned int header_size = sizeof(frag_header);
 457         unsigned int max_fragment_size, num_fragments;
 458         int ret = -1;
 459
 460         /* To avoid merge and refragmentation at next-hops we never send
 461          * fragments larger than BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE
 462          */
 463         mtu = min_t(unsigned int, mtu, BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE);
 464         max_fragment_size = mtu - header_size;
 465
 466         if (skb->len == 0 || max_fragment_size == 0)
 467                 return -EINVAL;
 468
 469         num_fragments = (skb->len - 1) / max_fragment_size + 1;
 470         max_fragment_size = (skb->len - 1) / num_fragments + 1;
 471
 472         /* Don't even try to fragment, if we need more than 16 fragments */
 473         if (num_fragments > BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS)
 474                 goto out;
 475
 476         bat_priv = orig_node->bat_priv;
 477         primary_if = batadv_primary_if_get_selected(bat_priv);
 478         if (!primary_if)
 479                 goto out;
 480
 481         /* Create one header to be copied to all fragments */
 482         frag_header.packet_type = BATADV_UNICAST_FRAG;
 483         frag_header.version = BATADV_COMPAT_VERSION;
 484         frag_header.ttl = BATADV_TTL;
 485         frag_header.seqno = htons(atomic_inc_return(&bat_priv->frag_seqno));
 486         frag_header.reserved = 0;
 487         frag_header.no = 0;
 488         frag_header.total_size = htons(skb->len);
 489
 490         /* skb->priority values from 256->263 are magic values to
 491          * directly indicate a specific 802.1d priority.  This is used
 492          * to allow 802.1d priority to be passed directly in from VLAN
 493          * tags, etc.
 494          */
 495         if (skb->priority >= 256 && skb->priority <= 263)
 496                 frag_header.priority = skb->priority - 256;
 497         else
 498                 frag_header.priority = 0;
 499
 500         ether_addr_copy(frag_header.orig, primary_if->net_dev->dev_addr);
 501         ether_addr_copy(frag_header.dest, orig_node->orig);
 502
 503         /* Eat and send fragments from the tail of skb */
 504         while (skb->len > max_fragment_size) {
 505                 /* The initial check in this function should cover this case */
 506                 if (frag_header.no == BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS - 1) {
 507                         ret = -1;
 508                         goto out;
 509                 }
 510
 511                 skb_fragment = batadv_frag_create(net_dev, skb, &frag_header,
 512                                                   max_fragment_size);
 513                 if (!skb_fragment)
 514                         goto out;
 515
 516                 batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX);
 517                 batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX_BYTES,
 518                                    skb_fragment->len + ETH_HLEN);
 519                 ret = batadv_send_unicast_skb(skb_fragment, neigh_node);
 520                 if (ret != NET_XMIT_SUCCESS) {
 521                         /* return -1 so that the caller can free the original
 522                          * skb
 523                          */
 524                         ret = -1;
 525                         goto out;
 526                 }
 527
 528                 frag_header.no++;
 529         }
 530
 531         /* make sure that there is at least enough head for the fragmentation
 532          * and ethernet headers
 533          */
 534         ret = skb_cow_head(skb, ETH_HLEN + header_size);
 535         if (ret < 0)
 536                 goto out;
 537
 538         skb_push(skb, header_size);
 539         memcpy(skb->data, &frag_header, header_size);
 540
 541         /* Send the last fragment */
 542         batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX);
 543         batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX_BYTES,
 544                            skb->len + ETH_HLEN);
 545         ret = batadv_send_unicast_skb(skb, neigh_node);
 546
 547 out:
 548         if (primary_if)
 549                 batadv_hardif_put(primary_if);
 550
 551         return ret;
 552 }