Quelle  net.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/* Copyright (C) 2009 Red Hat, Inc.
 * Author: Michael S. Tsirkin <mst@redhat.com>
 *
 * virtio-net server in host kernel.
 */

#include <linux/compat.h>
#include <linux/eventfd.h>
#include <linux/vhost.h>
#include <linux/virtio_net.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/file.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/sched/clock.h>
#include <linux/sched/signal.h>
#include <linux/vmalloc.h>

#include <linux/net.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <linux/if_arp.h>
#include <linux/if_tun.h>
#include <linux/if_macvlan.h>
#include <linux/if_tap.h>
#include <linux/if_vlan.h>
#include <linux/skb_array.h>
#include <linux/skbuff.h>

#include <net/sock.h>
#include <net/xdp.h>

#include "vhost.h"

static int experimental_zcopytx = 0;
module_param(experimental_zcopytx, int, 0444);
MODULE_PARM_DESC(experimental_zcopytx, "Enable Zero Copy TX;"
                         " 1 -Enable; 0 - Disable");

/* Max number of bytes transferred before requeueing the job.
 * Using this limit prevents one virtqueue from starving others. */
#define VHOST_NET_WEIGHT 0x80000

/* Max number of packets transferred before requeueing the job.
 * Using this limit prevents one virtqueue from starving others with small
 * pkts.
 */
#define VHOST_NET_PKT_WEIGHT 256

/* MAX number of TX used buffers for outstanding zerocopy */
#define VHOST_MAX_PEND 128
#define VHOST_GOODCOPY_LEN 256

/*
 * For transmit, used buffer len is unused; we override it to track buffer
 * status internally; used for zerocopy tx only.
 */
/* Lower device DMA failed */
#define VHOST_DMA_FAILED_LEN ((__force __virtio32)3)
/* Lower device DMA done */
#define VHOST_DMA_DONE_LEN ((__force __virtio32)2)
/* Lower device DMA in progress */
#define VHOST_DMA_IN_PROGRESS ((__force __virtio32)1)
/* Buffer unused */
#define VHOST_DMA_CLEAR_LEN ((__force __virtio32)0)

#define VHOST_DMA_IS_DONE(len) ((__force u32)(len) >= (__force u32)VHOST_DMA_DONE_LEN)

static const u64 vhost_net_features[VIRTIO_FEATURES_DWORDS] = {
 VHOST_FEATURES |
 (1ULL << VHOST_NET_F_VIRTIO_NET_HDR) |
 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF) |
 (1ULL << VIRTIO_F_ACCESS_PLATFORM) |
 (1ULL << VIRTIO_F_RING_RESET) |
 (1ULL << VIRTIO_F_IN_ORDER),
 VIRTIO_BIT(VIRTIO_NET_F_GUEST_UDP_TUNNEL_GSO) |
 VIRTIO_BIT(VIRTIO_NET_F_HOST_UDP_TUNNEL_GSO),
};

enum {
 VHOST_NET_BACKEND_FEATURES = (1ULL << VHOST_BACKEND_F_IOTLB_MSG_V2)
};

enum {
 VHOST_NET_VQ_RX = 0,
 VHOST_NET_VQ_TX = 1,
 VHOST_NET_VQ_MAX = 2,
};

struct vhost_net_ubuf_ref {
 /* refcount follows semantics similar to kref:
 *  0: object is released
 *  1: no outstanding ubufs
 * >1: outstanding ubufs
 */
 atomic_t refcount;
 wait_queue_head_t wait;
 struct vhost_virtqueue *vq;
 struct rcu_head rcu;
};

#define VHOST_NET_BATCH 64
struct vhost_net_buf {
 void **queue;
 int tail;
 int head;
};

struct vhost_net_virtqueue {
 struct vhost_virtqueue vq;
 size_t vhost_hlen;
 size_t sock_hlen;
 /* vhost zerocopy support fields below: */
 /* last used idx for outstanding DMA zerocopy buffers */
 int upend_idx;
 /* For TX, first used idx for DMA done zerocopy buffers
 * For RX, number of batched heads
 */
 int done_idx;
 /* Number of XDP frames batched */
 int batched_xdp;
 /* an array of userspace buffers info */
 struct ubuf_info_msgzc *ubuf_info;
 /* Reference counting for outstanding ubufs.
 * Protected by vq mutex. Writers must also take device mutex. */
 struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs;
 struct ptr_ring *rx_ring;
 struct vhost_net_buf rxq;
 /* Batched XDP buffs */
 struct xdp_buff *xdp;
};

struct vhost_net {
 struct vhost_dev dev;
 struct vhost_net_virtqueue vqs[VHOST_NET_VQ_MAX];
 struct vhost_poll poll[VHOST_NET_VQ_MAX];
 /* Number of TX recently submitted.
 * Protected by tx vq lock. */
 unsigned tx_packets;
 /* Number of times zerocopy TX recently failed.
 * Protected by tx vq lock. */
 unsigned tx_zcopy_err;
 /* Flush in progress. Protected by tx vq lock. */
 bool tx_flush;
 /* Private page frag cache */
 struct page_frag_cache pf_cache;
};

static unsigned vhost_net_zcopy_mask __read_mostly;

static void *vhost_net_buf_get_ptr(struct vhost_net_buf *rxq)
{
 if (rxq->tail != rxq->head)
  return rxq->queue[rxq->head];
 else
  return NULL;
}

static int vhost_net_buf_get_size(struct vhost_net_buf *rxq)
{
 return rxq->tail - rxq->head;
}

static int vhost_net_buf_is_empty(struct vhost_net_buf *rxq)
{
 return rxq->tail == rxq->head;
}

static void *vhost_net_buf_consume(struct vhost_net_buf *rxq)
{
 void *ret = vhost_net_buf_get_ptr(rxq);
 ++rxq->head;
 return ret;
}

static int vhost_net_buf_produce(struct vhost_net_virtqueue *nvq)
{
 struct vhost_net_buf *rxq = &nvq->rxq;

 rxq->head = 0;
 rxq->tail = ptr_ring_consume_batched(nvq->rx_ring, rxq->queue,
           VHOST_NET_BATCH);
 return rxq->tail;
}

static void vhost_net_buf_unproduce(struct vhost_net_virtqueue *nvq)
{
 struct vhost_net_buf *rxq = &nvq->rxq;

 if (nvq->rx_ring && !vhost_net_buf_is_empty(rxq)) {
  ptr_ring_unconsume(nvq->rx_ring, rxq->queue + rxq->head,
       vhost_net_buf_get_size(rxq),
       tun_ptr_free);
  rxq->head = rxq->tail = 0;
 }
}

static int vhost_net_buf_peek_len(void *ptr)
{
 if (tun_is_xdp_frame(ptr)) {
  struct xdp_frame *xdpf = tun_ptr_to_xdp(ptr);

  return xdpf->len;
 }

 return __skb_array_len_with_tag(ptr);
}

static int vhost_net_buf_peek(struct vhost_net_virtqueue *nvq)
{
 struct vhost_net_buf *rxq = &nvq->rxq;

 if (!vhost_net_buf_is_empty(rxq))
  goto out;

 if (!vhost_net_buf_produce(nvq))
  return 0;

out:
 return vhost_net_buf_peek_len(vhost_net_buf_get_ptr(rxq));
}

static void vhost_net_buf_init(struct vhost_net_buf *rxq)
{
 rxq->head = rxq->tail = 0;
}

static void vhost_net_enable_zcopy(int vq)
{
 vhost_net_zcopy_mask |= 0x1 << vq;
}

static struct vhost_net_ubuf_ref *
vhost_net_ubuf_alloc(struct vhost_virtqueue *vq, bool zcopy)
{
 struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs;
 /* No zero copy backend? Nothing to count. */
 if (!zcopy)
  return NULL;
 ubufs = kmalloc(sizeof(*ubufs), GFP_KERNEL);
 if (!ubufs)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);
 atomic_set(&ubufs->refcount, 1);
 init_waitqueue_head(&ubufs->wait);
 ubufs->vq = vq;
 return ubufs;
}

static int vhost_net_ubuf_put(struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs)
{
 int r;

 rcu_read_lock();
 r = atomic_sub_return(1, &ubufs->refcount);
 if (unlikely(!r))
  wake_up(&ubufs->wait);
 rcu_read_unlock();
 return r;
}

static void vhost_net_ubuf_put_and_wait(struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs)
{
 vhost_net_ubuf_put(ubufs);
 wait_event(ubufs->wait, !atomic_read(&ubufs->refcount));
}

static void vhost_net_ubuf_put_wait_and_free(struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs)
{
 vhost_net_ubuf_put_and_wait(ubufs);
 kfree_rcu(ubufs, rcu);
}

static void vhost_net_clear_ubuf_info(struct vhost_net *n)
{
 int i;

 for (i = 0; i < VHOST_NET_VQ_MAX; ++i) {
  kfree(n->vqs[i].ubuf_info);
  n->vqs[i].ubuf_info = NULL;
 }
}

static int vhost_net_set_ubuf_info(struct vhost_net *n)
{
 bool zcopy;
 int i;

 for (i = 0; i < VHOST_NET_VQ_MAX; ++i) {
  zcopy = vhost_net_zcopy_mask & (0x1 << i);
  if (!zcopy)
   continue;
  n->vqs[i].ubuf_info =
   kmalloc_array(UIO_MAXIOV,
          sizeof(*n->vqs[i].ubuf_info),
          GFP_KERNEL);
  if  (!n->vqs[i].ubuf_info)
   goto err;
 }
 return 0;

err:
 vhost_net_clear_ubuf_info(n);
 return -ENOMEM;
}

static void vhost_net_vq_reset(struct vhost_net *n)
{
 int i;

 vhost_net_clear_ubuf_info(n);

 for (i = 0; i < VHOST_NET_VQ_MAX; i++) {
  n->vqs[i].done_idx = 0;
  n->vqs[i].upend_idx = 0;
  n->vqs[i].ubufs = NULL;
  n->vqs[i].vhost_hlen = 0;
  n->vqs[i].sock_hlen = 0;
  vhost_net_buf_init(&n->vqs[i].rxq);
 }

}

static void vhost_net_tx_packet(struct vhost_net *net)
{
 ++net->tx_packets;
 if (net->tx_packets < 1024)
  return;
 net->tx_packets = 0;
 net->tx_zcopy_err = 0;
}

static void vhost_net_tx_err(struct vhost_net *net)
{
 ++net->tx_zcopy_err;
}

static bool vhost_net_tx_select_zcopy(struct vhost_net *net)
{
 /* TX flush waits for outstanding DMAs to be done.
 * Don't start new DMAs.
 */
 return !net->tx_flush &&
  net->tx_packets / 64 >= net->tx_zcopy_err;
}

static bool vhost_sock_zcopy(struct socket *sock)
{
 return unlikely(experimental_zcopytx) &&
  sock_flag(sock->sk, SOCK_ZEROCOPY);
}

static bool vhost_sock_xdp(struct socket *sock)
{
 return sock_flag(sock->sk, SOCK_XDP);
}

/* In case of DMA done not in order in lower device driver for some reason.
 * upend_idx is used to track end of used idx, done_idx is used to track head
 * of used idx. Once lower device DMA done contiguously, we will signal KVM
 * guest used idx.
 */
static void vhost_zerocopy_signal_used(struct vhost_net *net,
           struct vhost_virtqueue *vq)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq =
  container_of(vq, struct vhost_net_virtqueue, vq);
 int i, add;
 int j = 0;

 for (i = nvq->done_idx; i != nvq->upend_idx; i = (i + 1) % UIO_MAXIOV) {
  if (vq->heads[i].len == VHOST_DMA_FAILED_LEN)
   vhost_net_tx_err(net);
  if (VHOST_DMA_IS_DONE(vq->heads[i].len)) {
   vq->heads[i].len = VHOST_DMA_CLEAR_LEN;
   ++j;
  } else
   break;
 }
 while (j) {
  add = min(UIO_MAXIOV - nvq->done_idx, j);
  vhost_add_used_and_signal_n(vq->dev, vq,
         &vq->heads[nvq->done_idx],
         NULL, add);
  nvq->done_idx = (nvq->done_idx + add) % UIO_MAXIOV;
  j -= add;
 }
}

static void vhost_zerocopy_complete(struct sk_buff *skb,
        struct ubuf_info *ubuf_base, bool success)
{
 struct ubuf_info_msgzc *ubuf = uarg_to_msgzc(ubuf_base);
 struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs = ubuf->ctx;
 struct vhost_virtqueue *vq = ubufs->vq;
 int cnt;

 rcu_read_lock_bh();

 /* set len to mark this desc buffers done DMA */
 vq->heads[ubuf->desc].len = success ?
  VHOST_DMA_DONE_LEN : VHOST_DMA_FAILED_LEN;
 cnt = vhost_net_ubuf_put(ubufs);

 /*
 * Trigger polling thread if guest stopped submitting new buffers:
 * in this case, the refcount after decrement will eventually reach 1.
 * We also trigger polling periodically after each 16 packets
 * (the value 16 here is more or less arbitrary, it's tuned to trigger
 * less than 10% of times).
 */
 if (cnt <= 1 || !(cnt % 16))
  vhost_poll_queue(&vq->poll);

 rcu_read_unlock_bh();
}

static const struct ubuf_info_ops vhost_ubuf_ops = {
 .complete = vhost_zerocopy_complete,
};

static inline unsigned long busy_clock(void)
{
 return local_clock() >> 10;
}

static bool vhost_can_busy_poll(unsigned long endtime)
{
 return likely(!need_resched() && !time_after(busy_clock(), endtime) &&
        !signal_pending(current));
}

static void vhost_net_disable_vq(struct vhost_net *n,
     struct vhost_virtqueue *vq)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq =
  container_of(vq, struct vhost_net_virtqueue, vq);
 struct vhost_poll *poll = n->poll + (nvq - n->vqs);
 if (!vhost_vq_get_backend(vq))
  return;
 vhost_poll_stop(poll);
}

static int vhost_net_enable_vq(struct vhost_net *n,
    struct vhost_virtqueue *vq)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq =
  container_of(vq, struct vhost_net_virtqueue, vq);
 struct vhost_poll *poll = n->poll + (nvq - n->vqs);
 struct socket *sock;

 sock = vhost_vq_get_backend(vq);
 if (!sock)
  return 0;

 return vhost_poll_start(poll, sock->file);
}

static void vhost_net_signal_used(struct vhost_net_virtqueue *nvq,
      unsigned int count)
{
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 struct vhost_dev *dev = vq->dev;

 if (!nvq->done_idx)
  return;

 vhost_add_used_and_signal_n(dev, vq, vq->heads,
        vq->nheads, count);
 nvq->done_idx = 0;
}

static void vhost_tx_batch(struct vhost_net *net,
      struct vhost_net_virtqueue *nvq,
      struct socket *sock,
      struct msghdr *msghdr)
{
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 bool in_order = vhost_has_feature(vq, VIRTIO_F_IN_ORDER);
 struct tun_msg_ctl ctl = {
  .type = TUN_MSG_PTR,
  .num = nvq->batched_xdp,
  .ptr = nvq->xdp,
 };
 int i, err;

 if (in_order) {
  vq->heads[0].len = 0;
  vq->nheads[0] = nvq->done_idx;
 }

 if (nvq->batched_xdp == 0)
  goto signal_used;

 msghdr->msg_control = &ctl;
 msghdr->msg_controllen = sizeof(ctl);
 err = sock->ops->sendmsg(sock, msghdr, 0);
 if (unlikely(err < 0)) {
  vq_err(&nvq->vq, "Fail to batch sending packets\n");

  /* free pages owned by XDP; since this is an unlikely error path,
 * keep it simple and avoid more complex bulk update for the
 * used pages
 */
  for (i = 0; i < nvq->batched_xdp; ++i)
   put_page(virt_to_head_page(nvq->xdp[i].data));
  nvq->batched_xdp = 0;
  nvq->done_idx = 0;
  return;
 }

signal_used:
 vhost_net_signal_used(nvq, in_order ? 1 : nvq->done_idx);
 nvq->batched_xdp = 0;
}

static int sock_has_rx_data(struct socket *sock)
{
 if (unlikely(!sock))
  return 0;

 if (sock->ops->peek_len)
  return sock->ops->peek_len(sock);

 return skb_queue_empty(&sock->sk->sk_receive_queue);
}

static void vhost_net_busy_poll_try_queue(struct vhost_net *net,
       struct vhost_virtqueue *vq)
{
 if (!vhost_vq_avail_empty(&net->dev, vq)) {
  vhost_poll_queue(&vq->poll);
 } else if (unlikely(vhost_enable_notify(&net->dev, vq))) {
  vhost_disable_notify(&net->dev, vq);
  vhost_poll_queue(&vq->poll);
 }
}

static void vhost_net_busy_poll(struct vhost_net *net,
    struct vhost_virtqueue *rvq,
    struct vhost_virtqueue *tvq,
    bool *busyloop_intr,
    bool poll_rx)
{
 unsigned long busyloop_timeout;
 unsigned long endtime;
 struct socket *sock;
 struct vhost_virtqueue *vq = poll_rx ? tvq : rvq;

 /* Try to hold the vq mutex of the paired virtqueue. We can't
 * use mutex_lock() here since we could not guarantee a
 * consistenet lock ordering.
 */
 if (!mutex_trylock(&vq->mutex))
  return;

 vhost_disable_notify(&net->dev, vq);
 sock = vhost_vq_get_backend(rvq);

 busyloop_timeout = poll_rx ? rvq->busyloop_timeout:
         tvq->busyloop_timeout;

 preempt_disable();
 endtime = busy_clock() + busyloop_timeout;

 while (vhost_can_busy_poll(endtime)) {
  if (vhost_vq_has_work(vq)) {
   *busyloop_intr = true;
   break;
  }

  if ((sock_has_rx_data(sock) &&
       !vhost_vq_avail_empty(&net->dev, rvq)) ||
      !vhost_vq_avail_empty(&net->dev, tvq))
   break;

  cpu_relax();
 }

 preempt_enable();

 if (poll_rx || sock_has_rx_data(sock))
  vhost_net_busy_poll_try_queue(net, vq);
 else if (!poll_rx) /* On tx here, sock has no rx data. */
  vhost_enable_notify(&net->dev, rvq);

 mutex_unlock(&vq->mutex);
}

static int vhost_net_tx_get_vq_desc(struct vhost_net *net,
        struct vhost_net_virtqueue *tnvq,
        unsigned int *out_num, unsigned int *in_num,
        struct msghdr *msghdr, bool *busyloop_intr)
{
 struct vhost_net_virtqueue *rnvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_RX];
 struct vhost_virtqueue *rvq = &rnvq->vq;
 struct vhost_virtqueue *tvq = &tnvq->vq;

 int r = vhost_get_vq_desc(tvq, tvq->iov, ARRAY_SIZE(tvq->iov),
      out_num, in_num, NULL, NULL);

 if (r == tvq->num && tvq->busyloop_timeout) {
  /* Flush batched packets first */
  if (!vhost_sock_zcopy(vhost_vq_get_backend(tvq)))
   vhost_tx_batch(net, tnvq,
           vhost_vq_get_backend(tvq),
           msghdr);

  vhost_net_busy_poll(net, rvq, tvq, busyloop_intr, false);

  r = vhost_get_vq_desc(tvq, tvq->iov, ARRAY_SIZE(tvq->iov),
          out_num, in_num, NULL, NULL);
 }

 return r;
}

static bool vhost_exceeds_maxpend(struct vhost_net *net)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_TX];
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;

 return (nvq->upend_idx + UIO_MAXIOV - nvq->done_idx) % UIO_MAXIOV >
        min_t(unsigned int, VHOST_MAX_PEND, vq->num >> 2);
}

static size_t init_iov_iter(struct vhost_virtqueue *vq, struct iov_iter *iter,
       size_t hdr_size, int out)
{
 /* Skip header. TODO: support TSO. */
 size_t len = iov_length(vq->iov, out);

 iov_iter_init(iter, ITER_SOURCE, vq->iov, out, len);
 iov_iter_advance(iter, hdr_size);

 return iov_iter_count(iter);
}

static int get_tx_bufs(struct vhost_net *net,
         struct vhost_net_virtqueue *nvq,
         struct msghdr *msg,
         unsigned int *out, unsigned int *in,
         size_t *len, bool *busyloop_intr)
{
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 int ret;

 ret = vhost_net_tx_get_vq_desc(net, nvq, out, in, msg, busyloop_intr);

 if (ret < 0 || ret == vq->num)
  return ret;

 if (*in) {
  vq_err(vq, "Unexpected descriptor format for TX: out %d, int %d\n",
   *out, *in);
  return -EFAULT;
 }

 /* Sanity check */
 *len = init_iov_iter(vq, &msg->msg_iter, nvq->vhost_hlen, *out);
 if (*len == 0) {
  vq_err(vq, "Unexpected header len for TX: %zd expected %zd\n",
   *len, nvq->vhost_hlen);
  return -EFAULT;
 }

 return ret;
}

static bool tx_can_batch(struct vhost_virtqueue *vq, size_t total_len)
{
 return total_len < VHOST_NET_WEIGHT &&
        !vhost_vq_avail_empty(vq->dev, vq);
}

#define VHOST_NET_RX_PAD (NET_IP_ALIGN + NET_SKB_PAD)

static int vhost_net_build_xdp(struct vhost_net_virtqueue *nvq,
          struct iov_iter *from)
{
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 struct vhost_net *net = container_of(vq->dev, struct vhost_net,
          dev);
 struct socket *sock = vhost_vq_get_backend(vq);
 struct virtio_net_hdr *gso;
 struct xdp_buff *xdp = &nvq->xdp[nvq->batched_xdp];
 size_t len = iov_iter_count(from);
 int headroom = vhost_sock_xdp(sock) ? XDP_PACKET_HEADROOM : 0;
 int buflen = SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct skb_shared_info));
 int pad = SKB_DATA_ALIGN(VHOST_NET_RX_PAD + headroom + nvq->sock_hlen);
 int sock_hlen = nvq->sock_hlen;
 void *buf;
 int copied;
 int ret;

 if (unlikely(len < nvq->sock_hlen))
  return -EFAULT;

 if (SKB_DATA_ALIGN(len + pad) +
     SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct skb_shared_info)) > PAGE_SIZE)
  return -ENOSPC;

 buflen += SKB_DATA_ALIGN(len + pad);
 buf = page_frag_alloc_align(&net->pf_cache, buflen, GFP_KERNEL,
        SMP_CACHE_BYTES);
 if (unlikely(!buf))
  return -ENOMEM;

 copied = copy_from_iter(buf + pad - sock_hlen, len, from);
 if (copied != len) {
  ret = -EFAULT;
  goto err;
 }

 gso = buf + pad - sock_hlen;

 if (!sock_hlen)
  memset(buf, 0, pad);

 if ((gso->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) &&
     vhost16_to_cpu(vq, gso->csum_start) +
     vhost16_to_cpu(vq, gso->csum_offset) + 2 >
     vhost16_to_cpu(vq, gso->hdr_len)) {
  gso->hdr_len = cpu_to_vhost16(vq,
          vhost16_to_cpu(vq, gso->csum_start) +
          vhost16_to_cpu(vq, gso->csum_offset) + 2);

  if (vhost16_to_cpu(vq, gso->hdr_len) > len) {
   ret = -EINVAL;
   goto err;
  }
 }

 /* pad contains sock_hlen */
 memcpy(buf, buf + pad - sock_hlen, sock_hlen);

 xdp_init_buff(xdp, buflen, NULL);
 xdp_prepare_buff(xdp, buf, pad, len - sock_hlen, true);

 ++nvq->batched_xdp;

 return 0;

err:
 page_frag_free(buf);
 return ret;
}

static void handle_tx_copy(struct vhost_net *net, struct socket *sock)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_TX];
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 unsigned out, in;
 int head;
 struct msghdr msg = {
  .msg_name = NULL,
  .msg_namelen = 0,
  .msg_control = NULL,
  .msg_controllen = 0,
  .msg_flags = MSG_DONTWAIT,
 };
 size_t len, total_len = 0;
 int err;
 int sent_pkts = 0;
 bool sock_can_batch = (sock->sk->sk_sndbuf == INT_MAX);
 bool in_order = vhost_has_feature(vq, VIRTIO_F_IN_ORDER);

 do {
  bool busyloop_intr = false;

  if (nvq->done_idx == VHOST_NET_BATCH)
   vhost_tx_batch(net, nvq, sock, &msg);

  head = get_tx_bufs(net, nvq, &msg, &out, &in, &len,
       &busyloop_intr);
  /* On error, stop handling until the next kick. */
  if (unlikely(head < 0))
   break;
  /* Nothing new?  Wait for eventfd to tell us they refilled. */
  if (head == vq->num) {
   /* Flush batched packets to handle pending RX
 * work (if busyloop_intr is set) and to avoid
 * unnecessary virtqueue kicks.
 */
   vhost_tx_batch(net, nvq, sock, &msg);
   if (unlikely(busyloop_intr)) {
    vhost_poll_queue(&vq->poll);
   } else if (unlikely(vhost_enable_notify(&net->dev,
        vq))) {
    vhost_disable_notify(&net->dev, vq);
    continue;
   }
   break;
  }

  total_len += len;

  /* For simplicity, TX batching is only enabled if
 * sndbuf is unlimited.
 */
  if (sock_can_batch) {
   err = vhost_net_build_xdp(nvq, &msg.msg_iter);
   if (!err) {
    goto done;
   } else if (unlikely(err != -ENOSPC)) {
    vhost_tx_batch(net, nvq, sock, &msg);
    vhost_discard_vq_desc(vq, 1);
    vhost_net_enable_vq(net, vq);
    break;
   }

   if (nvq->batched_xdp) {
    /* We can't build XDP buff, go for single
 * packet path but let's flush batched
 * packets.
 */
    vhost_tx_batch(net, nvq, sock, &msg);
   }
   msg.msg_control = NULL;
  } else {
   if (tx_can_batch(vq, total_len))
    msg.msg_flags |= MSG_MORE;
   else
    msg.msg_flags &= ~MSG_MORE;
  }

  err = sock->ops->sendmsg(sock, &msg, len);
  if (unlikely(err < 0)) {
   if (err == -EAGAIN || err == -ENOMEM || err == -ENOBUFS) {
    vhost_discard_vq_desc(vq, 1);
    vhost_net_enable_vq(net, vq);
    break;
   }
   pr_debug("Fail to send packet: err %d", err);
  } else if (unlikely(err != len))
   pr_debug("Truncated TX packet: len %d != %zd\n",
     err, len);
done:
  if (in_order) {
   vq->heads[0].id = cpu_to_vhost32(vq, head);
  } else {
   vq->heads[nvq->done_idx].id = cpu_to_vhost32(vq, head);
   vq->heads[nvq->done_idx].len = 0;
  }
  ++nvq->done_idx;
 } while (likely(!vhost_exceeds_weight(vq, ++sent_pkts, total_len)));

 vhost_tx_batch(net, nvq, sock, &msg);
}

static void handle_tx_zerocopy(struct vhost_net *net, struct socket *sock)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_TX];
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 unsigned out, in;
 int head;
 struct msghdr msg = {
  .msg_name = NULL,
  .msg_namelen = 0,
  .msg_control = NULL,
  .msg_controllen = 0,
  .msg_flags = MSG_DONTWAIT,
 };
 struct tun_msg_ctl ctl;
 size_t len, total_len = 0;
 int err;
 struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs;
 struct ubuf_info_msgzc *ubuf;
 bool zcopy_used;
 int sent_pkts = 0;

 do {
  bool busyloop_intr;

  /* Release DMAs done buffers first */
  vhost_zerocopy_signal_used(net, vq);

  busyloop_intr = false;
  head = get_tx_bufs(net, nvq, &msg, &out, &in, &len,
       &busyloop_intr);
  /* On error, stop handling until the next kick. */
  if (unlikely(head < 0))
   break;
  /* Nothing new?  Wait for eventfd to tell us they refilled. */
  if (head == vq->num) {
   if (unlikely(busyloop_intr)) {
    vhost_poll_queue(&vq->poll);
   } else if (unlikely(vhost_enable_notify(&net->dev, vq))) {
    vhost_disable_notify(&net->dev, vq);
    continue;
   }
   break;
  }

  zcopy_used = len >= VHOST_GOODCOPY_LEN
        && !vhost_exceeds_maxpend(net)
        && vhost_net_tx_select_zcopy(net);

  /* use msg_control to pass vhost zerocopy ubuf info to skb */
  if (zcopy_used) {
   ubuf = nvq->ubuf_info + nvq->upend_idx;
   vq->heads[nvq->upend_idx].id = cpu_to_vhost32(vq, head);
   vq->heads[nvq->upend_idx].len = VHOST_DMA_IN_PROGRESS;
   ubuf->ctx = nvq->ubufs;
   ubuf->desc = nvq->upend_idx;
   ubuf->ubuf.ops = &vhost_ubuf_ops;
   ubuf->ubuf.flags = SKBFL_ZEROCOPY_FRAG;
   refcount_set(&ubuf->ubuf.refcnt, 1);
   msg.msg_control = &ctl;
   ctl.type = TUN_MSG_UBUF;
   ctl.ptr = &ubuf->ubuf;
   msg.msg_controllen = sizeof(ctl);
   ubufs = nvq->ubufs;
   atomic_inc(&ubufs->refcount);
   nvq->upend_idx = (nvq->upend_idx + 1) % UIO_MAXIOV;
  } else {
   msg.msg_control = NULL;
   ubufs = NULL;
  }
  total_len += len;
  if (tx_can_batch(vq, total_len) &&
      likely(!vhost_exceeds_maxpend(net))) {
   msg.msg_flags |= MSG_MORE;
  } else {
   msg.msg_flags &= ~MSG_MORE;
  }

  err = sock->ops->sendmsg(sock, &msg, len);
  if (unlikely(err < 0)) {
   bool retry = err == -EAGAIN || err == -ENOMEM || err == -ENOBUFS;

   if (zcopy_used) {
    if (vq->heads[ubuf->desc].len == VHOST_DMA_IN_PROGRESS)
     vhost_net_ubuf_put(ubufs);
    if (retry)
     nvq->upend_idx = ((unsigned)nvq->upend_idx - 1)
      % UIO_MAXIOV;
    else
     vq->heads[ubuf->desc].len = VHOST_DMA_DONE_LEN;
   }
   if (retry) {
    vhost_discard_vq_desc(vq, 1);
    vhost_net_enable_vq(net, vq);
    break;
   }
   pr_debug("Fail to send packet: err %d", err);
  } else if (unlikely(err != len))
   pr_debug("Truncated TX packet: "
     " len %d != %zd\n", err, len);
  if (!zcopy_used)
   vhost_add_used_and_signal(&net->dev, vq, head, 0);
  else
   vhost_zerocopy_signal_used(net, vq);
  vhost_net_tx_packet(net);
 } while (likely(!vhost_exceeds_weight(vq, ++sent_pkts, total_len)));
}

/* Expects to be always run from workqueue - which acts as
 * read-size critical section for our kind of RCU. */
static void handle_tx(struct vhost_net *net)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_TX];
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 struct socket *sock;

 mutex_lock_nested(&vq->mutex, VHOST_NET_VQ_TX);
 sock = vhost_vq_get_backend(vq);
 if (!sock)
  goto out;

 if (!vq_meta_prefetch(vq))
  goto out;

 vhost_disable_notify(&net->dev, vq);
 vhost_net_disable_vq(net, vq);

 if (vhost_sock_zcopy(sock))
  handle_tx_zerocopy(net, sock);
 else
  handle_tx_copy(net, sock);

out:
 mutex_unlock(&vq->mutex);
}

static int peek_head_len(struct vhost_net_virtqueue *rvq, struct sock *sk)
{
 struct sk_buff *head;
 int len = 0;
 unsigned long flags;

 if (rvq->rx_ring)
  return vhost_net_buf_peek(rvq);

 spin_lock_irqsave(&sk->sk_receive_queue.lock, flags);
 head = skb_peek(&sk->sk_receive_queue);
 if (likely(head)) {
  len = head->len;
  if (skb_vlan_tag_present(head))
   len += VLAN_HLEN;
 }

 spin_unlock_irqrestore(&sk->sk_receive_queue.lock, flags);
 return len;
}

static int vhost_net_rx_peek_head_len(struct vhost_net *net, struct sock *sk,
          bool *busyloop_intr, unsigned int *count)
{
 struct vhost_net_virtqueue *rnvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_RX];
 struct vhost_net_virtqueue *tnvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_TX];
 struct vhost_virtqueue *rvq = &rnvq->vq;
 struct vhost_virtqueue *tvq = &tnvq->vq;
 int len = peek_head_len(rnvq, sk);

 if (!len && rvq->busyloop_timeout) {
  /* Flush batched heads first */
  vhost_net_signal_used(rnvq, *count);
  *count = 0;
  /* Both tx vq and rx socket were polled here */
  vhost_net_busy_poll(net, rvq, tvq, busyloop_intr, true);

  len = peek_head_len(rnvq, sk);
 }

 return len;
}

/* This is a multi-buffer version of vhost_get_desc, that works if
 * vq has read descriptors only.
 * @nvq - the relevant vhost_net virtqueue
 * @datalen - data length we'll be reading
 * @iovcount - returned count of io vectors we fill
 * @log - vhost log
 * @log_num - log offset
 * @quota       - headcount quota, 1 for big buffer
 * returns number of buffer heads allocated, negative on error
 */
static int get_rx_bufs(struct vhost_net_virtqueue *nvq,
         struct vring_used_elem *heads,
         u16 *nheads,
         int datalen,
         unsigned *iovcount,
         struct vhost_log *log,
         unsigned *log_num,
         unsigned int quota)
{
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 bool in_order = vhost_has_feature(vq, VIRTIO_F_IN_ORDER);
 unsigned int out, in;
 int seg = 0;
 int headcount = 0;
 unsigned d;
 int r, nlogs = 0;
 /* len is always initialized before use since we are always called with
 * datalen > 0.
 */
 u32 len;

 while (datalen > 0 && headcount < quota) {
  if (unlikely(seg >= UIO_MAXIOV)) {
   r = -ENOBUFS;
   goto err;
  }
  r = vhost_get_vq_desc(vq, vq->iov + seg,
          ARRAY_SIZE(vq->iov) - seg, &out,
          &in, log, log_num);
  if (unlikely(r < 0))
   goto err;

  d = r;
  if (d == vq->num) {
   r = 0;
   goto err;
  }
  if (unlikely(out || in <= 0)) {
   vq_err(vq, "unexpected descriptor format for RX: "
    "out %d, in %d\n", out, in);
   r = -EINVAL;
   goto err;
  }
  if (unlikely(log)) {
   nlogs += *log_num;
   log += *log_num;
  }
  len = iov_length(vq->iov + seg, in);
  if (!in_order) {
   heads[headcount].id = cpu_to_vhost32(vq, d);
   heads[headcount].len = cpu_to_vhost32(vq, len);
  }
  ++headcount;
  datalen -= len;
  seg += in;
 }

 *iovcount = seg;
 if (unlikely(log))
  *log_num = nlogs;

 /* Detect overrun */
 if (unlikely(datalen > 0)) {
  r = UIO_MAXIOV + 1;
  goto err;
 }

 if (!in_order)
  heads[headcount - 1].len = cpu_to_vhost32(vq, len + datalen);
 else {
  heads[0].len = cpu_to_vhost32(vq, len + datalen);
  heads[0].id = cpu_to_vhost32(vq, d);
  nheads[0] = headcount;
 }

 return headcount;
err:
 vhost_discard_vq_desc(vq, headcount);
 return r;
}

/* Expects to be always run from workqueue - which acts as
 * read-size critical section for our kind of RCU. */
static void handle_rx(struct vhost_net *net)
{
 struct vhost_net_virtqueue *nvq = &net->vqs[VHOST_NET_VQ_RX];
 struct vhost_virtqueue *vq = &nvq->vq;
 bool in_order = vhost_has_feature(vq, VIRTIO_F_IN_ORDER);
 unsigned int count = 0;
 unsigned in, log;
 struct vhost_log *vq_log;
 struct msghdr msg = {
  .msg_name = NULL,
  .msg_namelen = 0,
  .msg_control = NULL, /* FIXME: get and handle RX aux data. */
  .msg_controllen = 0,
  .msg_flags = MSG_DONTWAIT,
 };
 struct virtio_net_hdr hdr = {
  .flags = 0,
  .gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE
 };
 size_t total_len = 0;
 int err, mergeable;
 s16 headcount;
 size_t vhost_hlen, sock_hlen;
 size_t vhost_len, sock_len;
 bool busyloop_intr = false;
 bool set_num_buffers;
 struct socket *sock;
 struct iov_iter fixup;
 __virtio16 num_buffers;
 int recv_pkts = 0;

 mutex_lock_nested(&vq->mutex, VHOST_NET_VQ_RX);
 sock = vhost_vq_get_backend(vq);
 if (!sock)
  goto out;

 if (!vq_meta_prefetch(vq))
  goto out;

 vhost_disable_notify(&net->dev, vq);
 vhost_net_disable_vq(net, vq);

 vhost_hlen = nvq->vhost_hlen;
 sock_hlen = nvq->sock_hlen;

 vq_log = unlikely(vhost_has_feature(vq, VHOST_F_LOG_ALL)) ?
  vq->log : NULL;
 mergeable = vhost_has_feature(vq, VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF);
 set_num_buffers = mergeable ||
     vhost_has_feature(vq, VIRTIO_F_VERSION_1);

 do {
  sock_len = vhost_net_rx_peek_head_len(net, sock->sk,
            &busyloop_intr, &count);
  if (!sock_len)
   break;
  sock_len += sock_hlen;
  vhost_len = sock_len + vhost_hlen;
  headcount = get_rx_bufs(nvq, vq->heads + count,
     vq->nheads + count,
     vhost_len, &in, vq_log, &log,
     likely(mergeable) ? UIO_MAXIOV : 1);
  /* On error, stop handling until the next kick. */
  if (unlikely(headcount < 0))
   goto out;
  /* OK, now we need to know about added descriptors. */
  if (!headcount) {
   if (unlikely(busyloop_intr)) {
    vhost_poll_queue(&vq->poll);
   } else if (unlikely(vhost_enable_notify(&net->dev, vq))) {
    /* They have slipped one in as we were
 * doing that: check again. */
    vhost_disable_notify(&net->dev, vq);
    continue;
   }
   /* Nothing new?  Wait for eventfd to tell us
 * they refilled. */
   goto out;
  }
  busyloop_intr = false;
  if (nvq->rx_ring)
   msg.msg_control = vhost_net_buf_consume(&nvq->rxq);
  /* On overrun, truncate and discard */
  if (unlikely(headcount > UIO_MAXIOV)) {
   iov_iter_init(&msg.msg_iter, ITER_DEST, vq->iov, 1, 1);
   err = sock->ops->recvmsg(sock, &msg,
       1, MSG_DONTWAIT | MSG_TRUNC);
   pr_debug("Discarded rx packet: len %zd\n", sock_len);
   continue;
  }
  /* We don't need to be notified again. */
  iov_iter_init(&msg.msg_iter, ITER_DEST, vq->iov, in, vhost_len);
  fixup = msg.msg_iter;
  if (unlikely((vhost_hlen))) {
   /* We will supply the header ourselves
 * TODO: support TSO.
 */
   iov_iter_advance(&msg.msg_iter, vhost_hlen);
  }
  err = sock->ops->recvmsg(sock, &msg,
      sock_len, MSG_DONTWAIT | MSG_TRUNC);
  /* Userspace might have consumed the packet meanwhile:
 * it's not supposed to do this usually, but might be hard
 * to prevent. Discard data we got (if any) and keep going. */
  if (unlikely(err != sock_len)) {
   pr_debug("Discarded rx packet: "
     " len %d, expected %zd\n", err, sock_len);
   vhost_discard_vq_desc(vq, headcount);
   continue;
  }
  /* Supply virtio_net_hdr if VHOST_NET_F_VIRTIO_NET_HDR */
  if (unlikely(vhost_hlen)) {
   if (copy_to_iter(&hdr, sizeof(hdr),
      &fixup) != sizeof(hdr)) {
    vq_err(vq, "Unable to write vnet_hdr "
           "at addr %p\n", vq->iov->iov_base);
    goto out;
   }
  } else {
   /* Header came from socket; we'll need to patch
 * ->num_buffers over if VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF
 */
   iov_iter_advance(&fixup, sizeof(hdr));
  }
  /* TODO: Should check and handle checksum. */

  num_buffers = cpu_to_vhost16(vq, headcount);
  if (likely(set_num_buffers) &&
      copy_to_iter(&num_buffers, sizeof num_buffers,
     &fixup) != sizeof num_buffers) {
   vq_err(vq, "Failed num_buffers write");
   vhost_discard_vq_desc(vq, headcount);
   goto out;
  }
  nvq->done_idx += headcount;
  count += in_order ? 1 : headcount;
  if (nvq->done_idx > VHOST_NET_BATCH) {
   vhost_net_signal_used(nvq, count);
   count = 0;
  }
  if (unlikely(vq_log))
   vhost_log_write(vq, vq_log, log, vhost_len,
     vq->iov, in);
  total_len += vhost_len;
 } while (likely(!vhost_exceeds_weight(vq, ++recv_pkts, total_len)));

 if (unlikely(busyloop_intr))
  vhost_poll_queue(&vq->poll);
 else if (!sock_len)
  vhost_net_enable_vq(net, vq);
out:
 vhost_net_signal_used(nvq, count);
 mutex_unlock(&vq->mutex);
}

static void handle_tx_kick(struct vhost_work *work)
{
 struct vhost_virtqueue *vq = container_of(work, struct vhost_virtqueue,
        poll.work);
 struct vhost_net *net = container_of(vq->dev, struct vhost_net, dev);

 handle_tx(net);
}

static void handle_rx_kick(struct vhost_work *work)
{
 struct vhost_virtqueue *vq = container_of(work, struct vhost_virtqueue,
        poll.work);
 struct vhost_net *net = container_of(vq->dev, struct vhost_net, dev);

 handle_rx(net);
}

static void handle_tx_net(struct vhost_work *work)
{
 struct vhost_net *net = container_of(work, struct vhost_net,
          poll[VHOST_NET_VQ_TX].work);
 handle_tx(net);
}

static void handle_rx_net(struct vhost_work *work)
{
 struct vhost_net *net = container_of(work, struct vhost_net,
          poll[VHOST_NET_VQ_RX].work);
 handle_rx(net);
}

static int vhost_net_open(struct inode *inode, struct file *f)
{
 struct vhost_net *n;
 struct vhost_dev *dev;
 struct vhost_virtqueue **vqs;
 void **queue;
 struct xdp_buff *xdp;
 int i;

 n = kvmalloc(sizeof *n, GFP_KERNEL | __GFP_RETRY_MAYFAIL);
 if (!n)
  return -ENOMEM;
 vqs = kmalloc_array(VHOST_NET_VQ_MAX, sizeof(*vqs), GFP_KERNEL);
 if (!vqs) {
  kvfree(n);
  return -ENOMEM;
 }

 queue = kmalloc_array(VHOST_NET_BATCH, sizeof(void *),
         GFP_KERNEL);
 if (!queue) {
  kfree(vqs);
  kvfree(n);
  return -ENOMEM;
 }
 n->vqs[VHOST_NET_VQ_RX].rxq.queue = queue;

 xdp = kmalloc_array(VHOST_NET_BATCH, sizeof(*xdp), GFP_KERNEL);
 if (!xdp) {
  kfree(vqs);
  kvfree(n);
  kfree(queue);
  return -ENOMEM;
 }
 n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].xdp = xdp;

 dev = &n->dev;
 vqs[VHOST_NET_VQ_TX] = &n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].vq;
 vqs[VHOST_NET_VQ_RX] = &n->vqs[VHOST_NET_VQ_RX].vq;
 n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].vq.handle_kick = handle_tx_kick;
 n->vqs[VHOST_NET_VQ_RX].vq.handle_kick = handle_rx_kick;
 for (i = 0; i < VHOST_NET_VQ_MAX; i++) {
  n->vqs[i].ubufs = NULL;
  n->vqs[i].ubuf_info = NULL;
  n->vqs[i].upend_idx = 0;
  n->vqs[i].done_idx = 0;
  n->vqs[i].batched_xdp = 0;
  n->vqs[i].vhost_hlen = 0;
  n->vqs[i].sock_hlen = 0;
  n->vqs[i].rx_ring = NULL;
  vhost_net_buf_init(&n->vqs[i].rxq);
 }
 vhost_dev_init(dev, vqs, VHOST_NET_VQ_MAX,
         UIO_MAXIOV + VHOST_NET_BATCH,
         VHOST_NET_PKT_WEIGHT, VHOST_NET_WEIGHT, true,
         NULL);

 vhost_poll_init(n->poll + VHOST_NET_VQ_TX, handle_tx_net, EPOLLOUT, dev,
   vqs[VHOST_NET_VQ_TX]);
 vhost_poll_init(n->poll + VHOST_NET_VQ_RX, handle_rx_net, EPOLLIN, dev,
   vqs[VHOST_NET_VQ_RX]);

 f->private_data = n;
 page_frag_cache_init(&n->pf_cache);

 return 0;
}

static struct socket *vhost_net_stop_vq(struct vhost_net *n,
     struct vhost_virtqueue *vq)
{
 struct socket *sock;
 struct vhost_net_virtqueue *nvq =
  container_of(vq, struct vhost_net_virtqueue, vq);

 mutex_lock(&vq->mutex);
 sock = vhost_vq_get_backend(vq);
 vhost_net_disable_vq(n, vq);
 vhost_vq_set_backend(vq, NULL);
 vhost_net_buf_unproduce(nvq);
 nvq->rx_ring = NULL;
 mutex_unlock(&vq->mutex);
 return sock;
}

static void vhost_net_stop(struct vhost_net *n, struct socket **tx_sock,
      struct socket **rx_sock)
{
 *tx_sock = vhost_net_stop_vq(n, &n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].vq);
 *rx_sock = vhost_net_stop_vq(n, &n->vqs[VHOST_NET_VQ_RX].vq);
}

static void vhost_net_flush(struct vhost_net *n)
{
 vhost_dev_flush(&n->dev);
 if (n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].ubufs) {
  mutex_lock(&n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].vq.mutex);
  n->tx_flush = true;
  mutex_unlock(&n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].vq.mutex);
  /* Wait for all lower device DMAs done. */
  vhost_net_ubuf_put_and_wait(n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].ubufs);
  mutex_lock(&n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].vq.mutex);
  n->tx_flush = false;
  atomic_set(&n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].ubufs->refcount, 1);
  mutex_unlock(&n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].vq.mutex);
 }
}

static int vhost_net_release(struct inode *inode, struct file *f)
{
 struct vhost_net *n = f->private_data;
 struct socket *tx_sock;
 struct socket *rx_sock;

 vhost_net_stop(n, &tx_sock, &rx_sock);
 vhost_net_flush(n);
 vhost_dev_stop(&n->dev);
 vhost_dev_cleanup(&n->dev);
 vhost_net_vq_reset(n);
 if (tx_sock)
  sockfd_put(tx_sock);
 if (rx_sock)
  sockfd_put(rx_sock);
 /* Make sure no callbacks are outstanding */
 synchronize_rcu();
 /* We do an extra flush before freeing memory,
 * since jobs can re-queue themselves. */
 vhost_net_flush(n);
 kfree(n->vqs[VHOST_NET_VQ_RX].rxq.queue);
 kfree(n->vqs[VHOST_NET_VQ_TX].xdp);
 kfree(n->dev.vqs);
 page_frag_cache_drain(&n->pf_cache);
 kvfree(n);
 return 0;
}

static struct socket *get_raw_socket(int fd)
{
 int r;
 struct socket *sock = sockfd_lookup(fd, &r);

 if (!sock)
  return ERR_PTR(-ENOTSOCK);

 /* Parameter checking */
 if (sock->sk->sk_type != SOCK_RAW) {
  r = -ESOCKTNOSUPPORT;
  goto err;
 }

 if (sock->sk->sk_family != AF_PACKET) {
  r = -EPFNOSUPPORT;
  goto err;
 }
 return sock;
err:
 sockfd_put(sock);
 return ERR_PTR(r);
}

static struct ptr_ring *get_tap_ptr_ring(struct file *file)
{
 struct ptr_ring *ring;
 ring = tun_get_tx_ring(file);
 if (!IS_ERR(ring))
  goto out;
 ring = tap_get_ptr_ring(file);
 if (!IS_ERR(ring))
  goto out;
 ring = NULL;
out:
 return ring;
}

static struct socket *get_tap_socket(int fd)
{
 struct file *file = fget(fd);
 struct socket *sock;

 if (!file)
  return ERR_PTR(-EBADF);
 sock = tun_get_socket(file);
 if (!IS_ERR(sock))
  return sock;
 sock = tap_get_socket(file);
 if (IS_ERR(sock))
  fput(file);
 return sock;
}

static struct socket *get_socket(int fd)
{
 struct socket *sock;

 /* special case to disable backend */
 if (fd == -1)
  return NULL;
 sock = get_raw_socket(fd);
 if (!IS_ERR(sock))
  return sock;
 sock = get_tap_socket(fd);
 if (!IS_ERR(sock))
  return sock;
 return ERR_PTR(-ENOTSOCK);
}

static long vhost_net_set_backend(struct vhost_net *n, unsigned index, int fd)
{
 struct socket *sock, *oldsock;
 struct vhost_virtqueue *vq;
 struct vhost_net_virtqueue *nvq;
 struct vhost_net_ubuf_ref *ubufs, *oldubufs = NULL;
 int r;

 mutex_lock(&n->dev.mutex);
 r = vhost_dev_check_owner(&n->dev);
 if (r)
  goto err;

 if (index >= VHOST_NET_VQ_MAX) {
  r = -ENOBUFS;
  goto err;
 }
 vq = &n->vqs[index].vq;
 nvq = &n->vqs[index];
 mutex_lock(&vq->mutex);

 if (fd == -1)
  vhost_clear_msg(&n->dev);

 /* Verify that ring has been setup correctly. */
 if (!vhost_vq_access_ok(vq)) {
  r = -EFAULT;
  goto err_vq;
 }
 sock = get_socket(fd);
 if (IS_ERR(sock)) {
  r = PTR_ERR(sock);
  goto err_vq;
 }

 /* start polling new socket */
 oldsock = vhost_vq_get_backend(vq);
 if (sock != oldsock) {
  ubufs = vhost_net_ubuf_alloc(vq,
          sock && vhost_sock_zcopy(sock));
  if (IS_ERR(ubufs)) {
   r = PTR_ERR(ubufs);
   goto err_ubufs;
  }

  vhost_net_disable_vq(n, vq);
  vhost_vq_set_backend(vq, sock);
  vhost_net_buf_unproduce(nvq);
  r = vhost_vq_init_access(vq);
  if (r)
   goto err_used;
  r = vhost_net_enable_vq(n, vq);
  if (r)
   goto err_used;
  if (index == VHOST_NET_VQ_RX) {
   if (sock)
    nvq->rx_ring = get_tap_ptr_ring(sock->file);
   else
    nvq->rx_ring = NULL;
  }

  oldubufs = nvq->ubufs;
  nvq->ubufs = ubufs;

  n->tx_packets = 0;
  n->tx_zcopy_err = 0;
  n->tx_flush = false;
 }

 mutex_unlock(&vq->mutex);

 if (oldubufs) {
  vhost_net_ubuf_put_wait_and_free(oldubufs);
  mutex_lock(&vq->mutex);
  vhost_zerocopy_signal_used(n, vq);
  mutex_unlock(&vq->mutex);
 }

 if (oldsock) {
  vhost_dev_flush(&n->dev);
  sockfd_put(oldsock);
 }

 mutex_unlock(&n->dev.mutex);
 return 0;

err_used:
 vhost_vq_set_backend(vq, oldsock);
 vhost_net_enable_vq(n, vq);
 if (ubufs)
  vhost_net_ubuf_put_wait_and_free(ubufs);
err_ubufs:
 if (sock)
  sockfd_put(sock);
err_vq:
 mutex_unlock(&vq->mutex);
err:
 mutex_unlock(&n->dev.mutex);
 return r;
}

static long vhost_net_reset_owner(struct vhost_net *n)
{
 struct socket *tx_sock = NULL;
 struct socket *rx_sock = NULL;
 long err;
 struct vhost_iotlb *umem;

 mutex_lock(&n->dev.mutex);
 err = vhost_dev_check_owner(&n->dev);
 if (err)
  goto done;
 umem = vhost_dev_reset_owner_prepare();
 if (!umem) {
  err = -ENOMEM;
  goto done;
 }
 vhost_net_stop(n, &tx_sock, &rx_sock);
 vhost_net_flush(n);
 vhost_dev_stop(&n->dev);
 vhost_dev_reset_owner(&n->dev, umem);
 vhost_net_vq_reset(n);
done:
 mutex_unlock(&n->dev.mutex);
 if (tx_sock)
  sockfd_put(tx_sock);
 if (rx_sock)
  sockfd_put(rx_sock);
 return err;
}

static int vhost_net_set_features(struct vhost_net *n, const u64 *features)
{
 size_t vhost_hlen, sock_hlen, hdr_len;
 int i;

 hdr_len = virtio_features_test_bit(features, VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF) ||
    virtio_features_test_bit(features, VIRTIO_F_VERSION_1) ?
    sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf) :
    sizeof(struct virtio_net_hdr);

 if (virtio_features_test_bit(features,
         VIRTIO_NET_F_HOST_UDP_TUNNEL_GSO) ||
     virtio_features_test_bit(features,
         VIRTIO_NET_F_GUEST_UDP_TUNNEL_GSO))
  hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr_v1_hash_tunnel);

 if (virtio_features_test_bit(features, VHOST_NET_F_VIRTIO_NET_HDR)) {
  /* vhost provides vnet_hdr */
  vhost_hlen = hdr_len;
  sock_hlen = 0;
 } else {
  /* socket provides vnet_hdr */
  vhost_hlen = 0;
  sock_hlen = hdr_len;
 }
 mutex_lock(&n->dev.mutex);
 if (virtio_features_test_bit(features, VHOST_F_LOG_ALL) &&
     !vhost_log_access_ok(&n->dev))
  goto out_unlock;

 if (virtio_features_test_bit(features, VIRTIO_F_ACCESS_PLATFORM)) {
  if (vhost_init_device_iotlb(&n->dev))
   goto out_unlock;
 }

 for (i = 0; i < VHOST_NET_VQ_MAX; ++i) {
  mutex_lock(&n->vqs[i].vq.mutex);
  virtio_features_copy(n->vqs[i].vq.acked_features_array,
         features);
  n->vqs[i].vhost_hlen = vhost_hlen;
  n->vqs[i].sock_hlen = sock_hlen;
  mutex_unlock(&n->vqs[i].vq.mutex);
 }
 mutex_unlock(&n->dev.mutex);
 return 0;

out_unlock:
 mutex_unlock(&n->dev.mutex);
 return -EFAULT;
}

static long vhost_net_set_owner(struct vhost_net *n)
{
 int r;

 mutex_lock(&n->dev.mutex);
 if (vhost_dev_has_owner(&n->dev)) {
  r = -EBUSY;
  goto out;
 }
 r = vhost_net_set_ubuf_info(n);
 if (r)
  goto out;
 r = vhost_dev_set_owner(&n->dev);
 if (r)
  vhost_net_clear_ubuf_info(n);
 vhost_net_flush(n);
out:
 mutex_unlock(&n->dev.mutex);
 return r;
}

static long vhost_net_ioctl(struct file *f, unsigned int ioctl,
       unsigned long arg)
{
 u64 all_features[VIRTIO_FEATURES_DWORDS];
 struct vhost_net *n = f->private_data;
 void __user *argp = (void __user *)arg;
 u64 __user *featurep = argp;
 struct vhost_vring_file backend;
 u64 features, count, copied;
 int r, i;

 switch (ioctl) {
 case VHOST_NET_SET_BACKEND:
  if (copy_from_user(&backend, argp, sizeof backend))
   return -EFAULT;
  return vhost_net_set_backend(n, backend.index, backend.fd);
 case VHOST_GET_FEATURES:
  features = vhost_net_features[0];
  if (copy_to_user(featurep, &features, sizeof features))
   return -EFAULT;
  return 0;
 case VHOST_SET_FEATURES:
  if (copy_from_user(&features, featurep, sizeof features))
   return -EFAULT;
  if (features & ~vhost_net_features[0])
   return -EOPNOTSUPP;

  virtio_features_from_u64(all_features, features);
  return vhost_net_set_features(n, all_features);
 case VHOST_GET_FEATURES_ARRAY:
  if (copy_from_user(&count, featurep, sizeof(count)))
   return -EFAULT;

  /* Copy the net features, up to the user-provided buffer size */
  argp += sizeof(u64);
  copied = min(count, VIRTIO_FEATURES_DWORDS);
  if (copy_to_user(argp, vhost_net_features,
     copied * sizeof(u64)))
   return -EFAULT;

  /* Zero the trailing space provided by user-space, if any */
  if (clear_user(argp, size_mul(count - copied, sizeof(u64))))
   return -EFAULT;
  return 0;
 case VHOST_SET_FEATURES_ARRAY:
  if (copy_from_user(&count, featurep, sizeof(count)))
   return -EFAULT;

  virtio_features_zero(all_features);
  argp += sizeof(u64);
  copied = min(count, VIRTIO_FEATURES_DWORDS);
  if (copy_from_user(all_features, argp, copied * sizeof(u64)))
   return -EFAULT;

  /*
 * Any feature specified by user-space above
 * VIRTIO_FEATURES_MAX is not supported by definition.
 */
  for (i = copied; i < count; ++i) {
   if (copy_from_user(&features, featurep + 1 + i,
        sizeof(features)))
    return -EFAULT;
   if (features)
    return -EOPNOTSUPP;
  }

  for (i = 0; i < VIRTIO_FEATURES_DWORDS; i++)
   if (all_features[i] & ~vhost_net_features[i])
    return -EOPNOTSUPP;

  return vhost_net_set_features(n, all_features);
 case VHOST_GET_BACKEND_FEATURES:
  features = VHOST_NET_BACKEND_FEATURES;
  if (copy_to_user(featurep, &features, sizeof(features)))
   return -EFAULT;
  return 0;
 case VHOST_SET_BACKEND_FEATURES:
  if (copy_from_user(&features, featurep, sizeof(features)))
   return -EFAULT;
  if (features & ~VHOST_NET_BACKEND_FEATURES)
   return -EOPNOTSUPP;
  vhost_set_backend_features(&n->dev, features);
  return 0;
 case VHOST_RESET_OWNER:
  return vhost_net_reset_owner(n);
 case VHOST_SET_OWNER:
  return vhost_net_set_owner(n);
 default:
  mutex_lock(&n->dev.mutex);
  r = vhost_dev_ioctl(&n->dev, ioctl, argp);
  if (r == -ENOIOCTLCMD)
   r = vhost_vring_ioctl(&n->dev, ioctl, argp);
  else
   vhost_net_flush(n);
  mutex_unlock(&n->dev.mutex);
  return r;
 }
}

static ssize_t vhost_net_chr_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct vhost_net *n = file->private_data;
 struct vhost_dev *dev = &n->dev;
 int noblock = file->f_flags & O_NONBLOCK;

 return vhost_chr_read_iter(dev, to, noblock);
}

static ssize_t vhost_net_chr_write_iter(struct kiocb *iocb,
     struct iov_iter *from)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct vhost_net *n = file->private_data;
 struct vhost_dev *dev = &n->dev;

 return vhost_chr_write_iter(dev, from);
}

static __poll_t vhost_net_chr_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
 struct vhost_net *n = file->private_data;
 struct vhost_dev *dev = &n->dev;

 return vhost_chr_poll(file, dev, wait);
}

static const struct file_operations vhost_net_fops = {
 .owner          = THIS_MODULE,
 .release        = vhost_net_release,
 .read_iter      = vhost_net_chr_read_iter,
 .write_iter     = vhost_net_chr_write_iter,
 .poll           = vhost_net_chr_poll,
 .unlocked_ioctl = vhost_net_ioctl,
 .compat_ioctl   = compat_ptr_ioctl,
 .open           = vhost_net_open,
 .llseek  = noop_llseek,
};

static struct miscdevice vhost_net_misc = {
 .minor = VHOST_NET_MINOR,
 .name = "vhost-net",
 .fops = &vhost_net_fops,
};

static int __init vhost_net_init(void)
{
 if (experimental_zcopytx)
  vhost_net_enable_zcopy(VHOST_NET_VQ_TX);
 return misc_register(&vhost_net_misc);
}
module_init(vhost_net_init);

static void __exit vhost_net_exit(void)
{
 misc_deregister(&vhost_net_misc);
}
module_exit(vhost_net_exit);

MODULE_VERSION("0.0.1");
MODULE_LICENSE("GPL v2");
MODULE_AUTHOR("Michael S. Tsirkin");
MODULE_DESCRIPTION("Host kernel accelerator for virtio net");
MODULE_ALIAS_MISCDEV(VHOST_NET_MINOR);
MODULE_ALIAS("devname:vhost-net");