Quelle  fragmentation.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/* Copyright (C) B.A.T.M.A.N. contributors:
 *
 * Martin Hundebøll <martin@hundeboll.net>
 */

#include "fragmentation.h"
#include "main.h"

#include <linux/atomic.h>
#include <linux/byteorder/generic.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/jiffies.h>
#include <linux/lockdep.h>
#include <linux/minmax.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/string.h>
#include <uapi/linux/batadv_packet.h>

#include "hard-interface.h"
#include "originator.h"
#include "send.h"

/**
 * batadv_frag_clear_chain() - delete entries in the fragment buffer chain
 * @head: head of chain with entries.
 * @dropped: whether the chain is cleared because all fragments are dropped
 *
 * Free fragments in the passed hlist. Should be called with appropriate lock.
 */
static void batadv_frag_clear_chain(struct hlist_head *head, bool dropped)
{
 struct batadv_frag_list_entry *entry;
 struct hlist_node *node;

 hlist_for_each_entry_safe(entry, node, head, list) {
  hlist_del(&entry->list);

  if (dropped)
   kfree_skb(entry->skb);
  else
   consume_skb(entry->skb);

  kfree(entry);
 }
}

/**
 * batadv_frag_purge_orig() - free fragments associated to an orig
 * @orig_node: originator to free fragments from
 * @check_cb: optional function to tell if an entry should be purged
 */
void batadv_frag_purge_orig(struct batadv_orig_node *orig_node,
       bool (*check_cb)(struct batadv_frag_table_entry *))
{
 struct batadv_frag_table_entry *chain;
 u8 i;

 for (i = 0; i < BATADV_FRAG_BUFFER_COUNT; i++) {
  chain = &orig_node->fragments[i];
  spin_lock_bh(&chain->lock);

  if (!check_cb || check_cb(chain)) {
   batadv_frag_clear_chain(&chain->fragment_list, true);
   chain->size = 0;
  }

  spin_unlock_bh(&chain->lock);
 }
}

/**
 * batadv_frag_size_limit() - maximum possible size of packet to be fragmented
 *
 * Return: the maximum size of payload that can be fragmented.
 */
static int batadv_frag_size_limit(void)
{
 int limit = BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE;

 limit -= sizeof(struct batadv_frag_packet);
 limit *= BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS;

 return limit;
}

/**
 * batadv_frag_init_chain() - check and prepare fragment chain for new fragment
 * @chain: chain in fragments table to init
 * @seqno: sequence number of the received fragment
 *
 * Make chain ready for a fragment with sequence number "seqno". Delete existing
 * entries if they have an "old" sequence number.
 *
 * Caller must hold chain->lock.
 *
 * Return: true if chain is empty and the caller can just insert the new
 * fragment without searching for the right position.
 */
static bool batadv_frag_init_chain(struct batadv_frag_table_entry *chain,
       u16 seqno)
{
 lockdep_assert_held(&chain->lock);

 if (chain->seqno == seqno)
  return false;

 if (!hlist_empty(&chain->fragment_list))
  batadv_frag_clear_chain(&chain->fragment_list, true);

 chain->size = 0;
 chain->seqno = seqno;

 return true;
}

/**
 * batadv_frag_insert_packet() - insert a fragment into a fragment chain
 * @orig_node: originator that the fragment was received from
 * @skb: skb to insert
 * @chain_out: list head to attach complete chains of fragments to
 *
 * Insert a new fragment into the reverse ordered chain in the right table
 * entry. The hash table entry is cleared if "old" fragments exist in it.
 *
 * Return: true if skb is buffered, false on error. If the chain has all the
 * fragments needed to merge the packet, the chain is moved to the passed head
 * to avoid locking the chain in the table.
 */
static bool batadv_frag_insert_packet(struct batadv_orig_node *orig_node,
          struct sk_buff *skb,
          struct hlist_head *chain_out)
{
 struct batadv_frag_table_entry *chain;
 struct batadv_frag_list_entry *frag_entry_new = NULL, *frag_entry_curr;
 struct batadv_frag_list_entry *frag_entry_last = NULL;
 struct batadv_frag_packet *frag_packet;
 u8 bucket;
 u16 seqno, hdr_size = sizeof(struct batadv_frag_packet);
 bool ret = false;

 /* Linearize packet to avoid linearizing 16 packets in a row when doing
 * the later merge. Non-linear merge should be added to remove this
 * linearization.
 */
 if (skb_linearize(skb) < 0)
  goto err;

 frag_packet = (struct batadv_frag_packet *)skb->data;
 seqno = ntohs(frag_packet->seqno);
 bucket = seqno % BATADV_FRAG_BUFFER_COUNT;

 frag_entry_new = kmalloc(sizeof(*frag_entry_new), GFP_ATOMIC);
 if (!frag_entry_new)
  goto err;

 frag_entry_new->skb = skb;
 frag_entry_new->no = frag_packet->no;

 /* Select entry in the "chain table" and delete any prior fragments
 * with another sequence number. batadv_frag_init_chain() returns true,
 * if the list is empty at return.
 */
 chain = &orig_node->fragments[bucket];
 spin_lock_bh(&chain->lock);
 if (batadv_frag_init_chain(chain, seqno)) {
  hlist_add_head(&frag_entry_new->list, &chain->fragment_list);
  chain->size = skb->len - hdr_size;
  chain->timestamp = jiffies;
  chain->total_size = ntohs(frag_packet->total_size);
  ret = true;
  goto out;
 }

 /* Find the position for the new fragment. */
 hlist_for_each_entry(frag_entry_curr, &chain->fragment_list, list) {
  /* Drop packet if fragment already exists. */
  if (frag_entry_curr->no == frag_entry_new->no)
   goto err_unlock;

  /* Order fragments from highest to lowest. */
  if (frag_entry_curr->no < frag_entry_new->no) {
   hlist_add_before(&frag_entry_new->list,
      &frag_entry_curr->list);
   chain->size += skb->len - hdr_size;
   chain->timestamp = jiffies;
   ret = true;
   goto out;
  }

  /* store current entry because it could be the last in list */
  frag_entry_last = frag_entry_curr;
 }

 /* Reached the end of the list, so insert after 'frag_entry_last'. */
 if (likely(frag_entry_last)) {
  hlist_add_behind(&frag_entry_new->list, &frag_entry_last->list);
  chain->size += skb->len - hdr_size;
  chain->timestamp = jiffies;
  ret = true;
 }

out:
 if (chain->size > batadv_frag_size_limit() ||
     chain->total_size != ntohs(frag_packet->total_size) ||
     chain->total_size > batadv_frag_size_limit()) {
  /* Clear chain if total size of either the list or the packet
 * exceeds the maximum size of one merged packet. Don't allow
 * packets to have different total_size.
 */
  batadv_frag_clear_chain(&chain->fragment_list, true);
  chain->size = 0;
 } else if (ntohs(frag_packet->total_size) == chain->size) {
  /* All fragments received. Hand over chain to caller. */
  hlist_move_list(&chain->fragment_list, chain_out);
  chain->size = 0;
 }

err_unlock:
 spin_unlock_bh(&chain->lock);

err:
 if (!ret) {
  kfree(frag_entry_new);
  kfree_skb(skb);
 }

 return ret;
}

/**
 * batadv_frag_merge_packets() - merge a chain of fragments
 * @chain: head of chain with fragments
 *
 * Expand the first skb in the chain and copy the content of the remaining
 * skb's into the expanded one. After doing so, clear the chain.
 *
 * Return: the merged skb or NULL on error.
 */
static struct sk_buff *
batadv_frag_merge_packets(struct hlist_head *chain)
{
 struct batadv_frag_packet *packet;
 struct batadv_frag_list_entry *entry;
 struct sk_buff *skb_out;
 int size, hdr_size = sizeof(struct batadv_frag_packet);
 bool dropped = false;

 /* Remove first entry, as this is the destination for the rest of the
 * fragments.
 */
 entry = hlist_entry(chain->first, struct batadv_frag_list_entry, list);
 hlist_del(&entry->list);
 skb_out = entry->skb;
 kfree(entry);

 packet = (struct batadv_frag_packet *)skb_out->data;
 size = ntohs(packet->total_size) + hdr_size;

 /* Make room for the rest of the fragments. */
 if (pskb_expand_head(skb_out, 0, size - skb_out->len, GFP_ATOMIC) < 0) {
  kfree_skb(skb_out);
  skb_out = NULL;
  dropped = true;
  goto free;
 }

 /* Move the existing MAC header to just before the payload. (Override
 * the fragment header.)
 */
 skb_pull(skb_out, hdr_size);
 skb_out->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
 memmove(skb_out->data - ETH_HLEN, skb_mac_header(skb_out), ETH_HLEN);
 skb_set_mac_header(skb_out, -ETH_HLEN);
 skb_reset_network_header(skb_out);
 skb_reset_transport_header(skb_out);

 /* Copy the payload of the each fragment into the last skb */
 hlist_for_each_entry(entry, chain, list) {
  size = entry->skb->len - hdr_size;
  skb_put_data(skb_out, entry->skb->data + hdr_size, size);
 }

free:
 /* Locking is not needed, because 'chain' is not part of any orig. */
 batadv_frag_clear_chain(chain, dropped);
 return skb_out;
}

/**
 * batadv_frag_skb_buffer() - buffer fragment for later merge
 * @skb: skb to buffer
 * @orig_node_src: originator that the skb is received from
 *
 * Add fragment to buffer and merge fragments if possible.
 *
 * There are three possible outcomes: 1) Packet is merged: Return true and
 * set *skb to merged packet; 2) Packet is buffered: Return true and set *skb
 * to NULL; 3) Error: Return false and free skb.
 *
 * Return: true when the packet is merged or buffered, false when skb is not
 * used.
 */
bool batadv_frag_skb_buffer(struct sk_buff **skb,
       struct batadv_orig_node *orig_node_src)
{
 struct sk_buff *skb_out = NULL;
 struct hlist_head head = HLIST_HEAD_INIT;
 bool ret = false;

 /* Add packet to buffer and table entry if merge is possible. */
 if (!batadv_frag_insert_packet(orig_node_src, *skb, &head))
  goto out_err;

 /* Leave if more fragments are needed to merge. */
 if (hlist_empty(&head))
  goto out;

 skb_out = batadv_frag_merge_packets(&head);
 if (!skb_out)
  goto out_err;

out:
 ret = true;
out_err:
 *skb = skb_out;
 return ret;
}

/**
 * batadv_frag_skb_fwd() - forward fragments that would exceed MTU when merged
 * @skb: skb to forward
 * @recv_if: interface that the skb is received on
 * @orig_node_src: originator that the skb is received from
 *
 * Look up the next-hop of the fragments payload and check if the merged packet
 * will exceed the MTU towards the next-hop. If so, the fragment is forwarded
 * without merging it.
 *
 * Return: true if the fragment is consumed/forwarded, false otherwise.
 */
bool batadv_frag_skb_fwd(struct sk_buff *skb,
    struct batadv_hard_iface *recv_if,
    struct batadv_orig_node *orig_node_src)
{
 struct batadv_priv *bat_priv = netdev_priv(recv_if->mesh_iface);
 struct batadv_neigh_node *neigh_node = NULL;
 struct batadv_frag_packet *packet;
 u16 total_size;
 bool ret = false;

 packet = (struct batadv_frag_packet *)skb->data;

 neigh_node = batadv_orig_to_router(bat_priv, packet->dest, recv_if);
 if (!neigh_node)
  goto out;

 /* Forward the fragment, if the merged packet would be too big to
 * be assembled.
 */
 total_size = ntohs(packet->total_size);
 if (total_size > neigh_node->if_incoming->net_dev->mtu) {
  batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_FWD);
  batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_FWD_BYTES,
       skb->len + ETH_HLEN);

  packet->ttl--;
  batadv_send_unicast_skb(skb, neigh_node);
  ret = true;
 }

out:
 batadv_neigh_node_put(neigh_node);
 return ret;
}

/**
 * batadv_frag_create() - create a fragment from skb
 * @net_dev: outgoing device for fragment
 * @skb: skb to create fragment from
 * @frag_head: header to use in new fragment
 * @fragment_size: size of new fragment
 *
 * Split the passed skb into two fragments: A new one with size matching the
 * passed mtu and the old one with the rest. The new skb contains data from the
 * tail of the old skb.
 *
 * Return: the new fragment, NULL on error.
 */
static struct sk_buff *batadv_frag_create(struct net_device *net_dev,
       struct sk_buff *skb,
       struct batadv_frag_packet *frag_head,
       unsigned int fragment_size)
{
 unsigned int ll_reserved = LL_RESERVED_SPACE(net_dev);
 unsigned int tailroom = net_dev->needed_tailroom;
 struct sk_buff *skb_fragment;
 unsigned int header_size = sizeof(*frag_head);
 unsigned int mtu = fragment_size + header_size;

 skb_fragment = dev_alloc_skb(ll_reserved + mtu + tailroom);
 if (!skb_fragment)
  goto err;

 skb_fragment->priority = skb->priority;

 /* Eat the last mtu-bytes of the skb */
 skb_reserve(skb_fragment, ll_reserved + header_size);
 skb_split(skb, skb_fragment, skb->len - fragment_size);

 /* Add the header */
 skb_push(skb_fragment, header_size);
 memcpy(skb_fragment->data, frag_head, header_size);

err:
 return skb_fragment;
}

/**
 * batadv_frag_send_packet() - create up to 16 fragments from the passed skb
 * @skb: skb to create fragments from
 * @orig_node: final destination of the created fragments
 * @neigh_node: next-hop of the created fragments
 *
 * Return: the netdev tx status or a negative errno code on a failure
 */
int batadv_frag_send_packet(struct sk_buff *skb,
       struct batadv_orig_node *orig_node,
       struct batadv_neigh_node *neigh_node)
{
 struct net_device *net_dev = neigh_node->if_incoming->net_dev;
 struct batadv_priv *bat_priv;
 struct batadv_hard_iface *primary_if = NULL;
 struct batadv_frag_packet frag_header;
 struct sk_buff *skb_fragment;
 unsigned int mtu = net_dev->mtu;
 unsigned int header_size = sizeof(frag_header);
 unsigned int max_fragment_size, num_fragments;
 int ret;

 /* To avoid merge and refragmentation at next-hops we never send
 * fragments larger than BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE
 */
 mtu = min_t(unsigned int, mtu, BATADV_FRAG_MAX_FRAG_SIZE);
 max_fragment_size = mtu - header_size;

 if (skb->len == 0 || max_fragment_size == 0)
  return -EINVAL;

 num_fragments = (skb->len - 1) / max_fragment_size + 1;
 max_fragment_size = (skb->len - 1) / num_fragments + 1;

 /* Don't even try to fragment, if we need more than 16 fragments */
 if (num_fragments > BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS) {
  ret = -EAGAIN;
  goto free_skb;
 }

 bat_priv = orig_node->bat_priv;
 primary_if = batadv_primary_if_get_selected(bat_priv);
 if (!primary_if) {
  ret = -EINVAL;
  goto free_skb;
 }

 /* GRO might have added fragments to the fragment list instead of
 * frags[]. But this is not handled by skb_split and must be
 * linearized to avoid incorrect length information after all
 * batman-adv fragments were created and submitted to the
 * hard-interface
 */
 if (skb_has_frag_list(skb) && __skb_linearize(skb)) {
  ret = -ENOMEM;
  goto free_skb;
 }

 /* Create one header to be copied to all fragments */
 frag_header.packet_type = BATADV_UNICAST_FRAG;
 frag_header.version = BATADV_COMPAT_VERSION;
 frag_header.ttl = BATADV_TTL;
 frag_header.seqno = htons(atomic_inc_return(&bat_priv->frag_seqno));
 frag_header.reserved = 0;
 frag_header.no = 0;
 frag_header.total_size = htons(skb->len);

 /* skb->priority values from 256->263 are magic values to
 * directly indicate a specific 802.1d priority.  This is used
 * to allow 802.1d priority to be passed directly in from VLAN
 * tags, etc.
 */
 if (skb->priority >= 256 && skb->priority <= 263)
  frag_header.priority = skb->priority - 256;
 else
  frag_header.priority = 0;

 ether_addr_copy(frag_header.orig, primary_if->net_dev->dev_addr);
 ether_addr_copy(frag_header.dest, orig_node->orig);

 /* Eat and send fragments from the tail of skb */
 while (skb->len > max_fragment_size) {
  /* The initial check in this function should cover this case */
  if (unlikely(frag_header.no == BATADV_FRAG_MAX_FRAGMENTS - 1)) {
   ret = -EINVAL;
   goto put_primary_if;
  }

  skb_fragment = batadv_frag_create(net_dev, skb, &frag_header,
        max_fragment_size);
  if (!skb_fragment) {
   ret = -ENOMEM;
   goto put_primary_if;
  }

  batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX);
  batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX_BYTES,
       skb_fragment->len + ETH_HLEN);
  ret = batadv_send_unicast_skb(skb_fragment, neigh_node);
  if (ret != NET_XMIT_SUCCESS) {
   ret = NET_XMIT_DROP;
   goto put_primary_if;
  }

  frag_header.no++;
 }

 /* make sure that there is at least enough head for the fragmentation
 * and ethernet headers
 */
 ret = skb_cow_head(skb, ETH_HLEN + header_size);
 if (ret < 0)
  goto put_primary_if;

 skb_push(skb, header_size);
 memcpy(skb->data, &frag_header, header_size);

 /* Send the last fragment */
 batadv_inc_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX);
 batadv_add_counter(bat_priv, BATADV_CNT_FRAG_TX_BYTES,
      skb->len + ETH_HLEN);
 ret = batadv_send_unicast_skb(skb, neigh_node);
 /* skb was consumed */
 skb = NULL;

put_primary_if:
 batadv_hardif_put(primary_if);
free_skb:
 kfree_skb(skb);

 return ret;
}