src/vnet/udp/udp.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016-2020 Cisco and/or its affiliates.
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at:
   6  *
   7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15
  16 #include <vnet/udp/udp.h>
  17 #include <vnet/session/session.h>
  18 #include <vnet/dpo/load_balance.h>
  19 #include <vnet/ip/ip4_inlines.h>
  20 #include <vnet/ip/ip6_inlines.h>
  21 #include <vppinfra/sparse_vec.h>
  22
  23 udp_main_t udp_main;
  24
  25 static void
  26 udp_connection_register_port (vlib_main_t * vm, u16 lcl_port, u8 is_ip4)
  27 {
  28   udp_main_t *um = &udp_main;
  29   udp_dst_port_info_t *pi;
  30   u16 *n;
  31
  32   pi = udp_get_dst_port_info (um, lcl_port, is_ip4);
  33   if (!pi)
  34     {
  35       udp_add_dst_port (um, lcl_port, 0, is_ip4);
  36       pi = udp_get_dst_port_info (um, lcl_port, is_ip4);
  37       pi->n_connections = 1;
  38     }
  39   else
  40     {
  41       pi->n_connections += 1;
  42       /* Do not return. The fact that the pi is valid does not mean
  43        * it's up to date */
  44     }
  45
  46   pi->node_index = is_ip4 ? udp4_input_node.index : udp6_input_node.index;
  47   pi->next_index = um->local_to_input_edge[is_ip4];
  48
  49   /* Setup udp protocol -> next index sparse vector mapping. */
  50   if (is_ip4)
  51     n = sparse_vec_validate (um->next_by_dst_port4,
  52                              clib_host_to_net_u16 (lcl_port));
  53   else
  54     n = sparse_vec_validate (um->next_by_dst_port6,
  55                              clib_host_to_net_u16 (lcl_port));
  56
  57   n[0] = pi->next_index;
  58 }
  59
  60 static void
  61 udp_connection_unregister_port (u16 lcl_port, u8 is_ip4)
  62 {
  63   udp_main_t *um = &udp_main;
  64   udp_dst_port_info_t *pi;
  65
  66   pi = udp_get_dst_port_info (um, lcl_port, is_ip4);
  67   if (!pi)
  68     return;
  69
  70   if (!pi->n_connections)
  71     {
  72       clib_warning ("no connections using port %u", lcl_port);
  73       return;
  74     }
  75
  76   if (!clib_atomic_sub_fetch (&pi->n_connections, 1))
  77     udp_unregister_dst_port (0, lcl_port, is_ip4);
  78 }
  79
  80 void
  81 udp_connection_share_port (u16 lcl_port, u8 is_ip4)
  82 {
  83   udp_main_t *um = &udp_main;
  84   udp_dst_port_info_t *pi;
  85
  86   /* Done without a lock but the operation is atomic. Writers to pi hash
  87    * table and vector should be guarded by a barrier sync */
  88   pi = udp_get_dst_port_info (um, lcl_port, is_ip4);
  89   clib_atomic_fetch_add_rel (&pi->n_connections, 1);
  90 }
  91
  92 udp_connection_t *
  93 udp_connection_alloc (u32 thread_index)
  94 {
  95   udp_main_t *um = &udp_main;
  96   udp_connection_t *uc;
  97   u32 will_expand = 0;
  98   pool_get_aligned_will_expand (um->connections[thread_index], will_expand,
  99                                 CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 100
 101   if (PREDICT_FALSE (will_expand))
 102     {
 103       clib_spinlock_lock_if_init (&udp_main.peekers_write_locks
 104                                   [thread_index]);
 105       pool_get_aligned (udp_main.connections[thread_index], uc,
 106                         CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 107       clib_spinlock_unlock_if_init (&udp_main.peekers_write_locks
 108                                     [thread_index]);
 109     }
 110   else
 111     {
 112       pool_get_aligned (um->connections[thread_index], uc,
 113                         CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 114     }
 115   clib_memset (uc, 0, sizeof (*uc));
 116   uc->c_c_index = uc - um->connections[thread_index];
 117   uc->c_thread_index = thread_index;
 118   uc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
 119   return uc;
 120 }
 121
 122 void
 123 udp_connection_free (udp_connection_t * uc)
 124 {
 125   u32 thread_index = uc->c_thread_index;
 126   clib_spinlock_free (&uc->rx_lock);
 127   if (CLIB_DEBUG)
 128     clib_memset (uc, 0xFA, sizeof (*uc));
 129   pool_put (udp_main.connections[thread_index], uc);
 130 }
 131
 132 static void
 133 udp_connection_cleanup (udp_connection_t * uc)
 134 {
 135   transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_UDP, &uc->c_lcl_ip,
 136                               uc->c_lcl_port);
 137   udp_connection_unregister_port (clib_net_to_host_u16 (uc->c_lcl_port),
 138                                   uc->c_is_ip4);
 139   udp_connection_free (uc);
 140 }
 141
 142 void
 143 udp_connection_delete (udp_connection_t * uc)
 144 {
 145   session_transport_delete_notify (&uc->connection);
 146   udp_connection_cleanup (uc);
 147 }
 148
 149 static u8
 150 udp_connection_port_used_extern (u16 lcl_port, u8 is_ip4)
 151 {
 152   udp_main_t *um = vnet_get_udp_main ();
 153   udp_dst_port_info_t *pi;
 154
 155   pi = udp_get_dst_port_info (um, lcl_port, is_ip4);
 156   return (pi && !pi->n_connections
 157           && udp_is_valid_dst_port (lcl_port, is_ip4));
 158 }
 159
 160 static u16
 161 udp_default_mtu (udp_main_t * um, u8 is_ip4)
 162 {
 163   u16 ip_hlen = is_ip4 ? sizeof (ip4_header_t) : sizeof (ip6_header_t);
 164   return (um->default_mtu - sizeof (udp_header_t) - ip_hlen);
 165 }
 166
 167 static u32
 168 udp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
 169 {
 170   udp_main_t *um = vnet_get_udp_main ();
 171   vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
 172   transport_endpoint_cfg_t *lcl_ext;
 173   udp_connection_t *listener;
 174   u16 lcl_port_ho;
 175   void *iface_ip;
 176
 177   lcl_port_ho = clib_net_to_host_u16 (lcl->port);
 178
 179   if (udp_connection_port_used_extern (lcl_port_ho, lcl->is_ip4))
 180     {
 181       clib_warning ("port already used");
 182       return SESSION_E_PORTINUSE;
 183     }
 184
 185   pool_get (um->listener_pool, listener);
 186   clib_memset (listener, 0, sizeof (udp_connection_t));
 187
 188   listener->c_lcl_port = lcl->port;
 189   listener->c_c_index = listener - um->listener_pool;
 190
 191   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
 192   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
 193     {
 194       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
 195                                                  lcl->is_ip4)))
 196         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
 197     }
 198   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
 199   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
 200   listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
 201   listener->c_s_index = session_index;
 202   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
 203   listener->mss = udp_default_mtu (um, listener->c_is_ip4);
 204   listener->flags |= UDP_CONN_F_OWNS_PORT | UDP_CONN_F_LISTEN;
 205   lcl_ext = (transport_endpoint_cfg_t *) lcl;
 206   if (lcl_ext->transport_flags & TRANSPORT_CFG_F_CONNECTED)
 207     listener->flags |= UDP_CONN_F_CONNECTED;
 208   else
 209     listener->c_flags |= TRANSPORT_CONNECTION_F_CLESS;
 210   clib_spinlock_init (&listener->rx_lock);
 211
 212   udp_connection_register_port (vm, lcl_port_ho, lcl->is_ip4);
 213   return listener->c_c_index;
 214 }
 215
 216 static u32
 217 udp_session_unbind (u32 listener_index)
 218 {
 219   udp_main_t *um = &udp_main;
 220   udp_connection_t *listener;
 221
 222   listener = udp_listener_get (listener_index);
 223   udp_connection_unregister_port (clib_net_to_host_u16 (listener->c_lcl_port),
 224                                   listener->c_is_ip4);
 225   clib_spinlock_free (&listener->rx_lock);
 226   pool_put (um->listener_pool, listener);
 227   return 0;
 228 }
 229
 230 static transport_connection_t *
 231 udp_session_get_listener (u32 listener_index)
 232 {
 233   udp_connection_t *us;
 234
 235   us = udp_listener_get (listener_index);
 236   return &us->connection;
 237 }
 238
 239 always_inline u32
 240 udp_push_one_header (vlib_main_t *vm, udp_connection_t *uc, vlib_buffer_t *b)
 241 {
 242   vlib_buffer_push_udp (b, uc->c_lcl_port, uc->c_rmt_port, 1);
 243   if (uc->c_is_ip4)
 244     vlib_buffer_push_ip4_custom (vm, b, &uc->c_lcl_ip4, &uc->c_rmt_ip4,
 245                                  IP_PROTOCOL_UDP, 1 /* csum offload */,
 246                                  0 /* is_df */, uc->c_dscp);
 247   else
 248     vlib_buffer_push_ip6 (vm, b, &uc->c_lcl_ip6, &uc->c_rmt_ip6,
 249                           IP_PROTOCOL_UDP);
 250   vnet_buffer (b)->sw_if_index[VLIB_RX] = 0;
 251   vnet_buffer (b)->sw_if_index[VLIB_TX] = uc->c_fib_index;
 252   b->flags |= VNET_BUFFER_F_LOCALLY_ORIGINATED;
 253
 254   return 0;
 255 }
 256
 257 static u32
 258 udp_push_header (transport_connection_t *tc, vlib_buffer_t **bs, u32 n_bufs)
 259 {
 260   vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
 261   udp_connection_t *uc;
 262
 263   uc = udp_connection_from_transport (tc);
 264
 265   while (n_bufs >= 4)
 266     {
 267       vlib_prefetch_buffer_header (bs[2], STORE);
 268       vlib_prefetch_buffer_header (bs[3], STORE);
 269
 270       udp_push_one_header (vm, uc, bs[0]);
 271       udp_push_one_header (vm, uc, bs[1]);
 272
 273       n_bufs -= 2;
 274       bs += 2;
 275     }
 276   while (n_bufs)
 277     {
 278       if (n_bufs > 1)
 279         vlib_prefetch_buffer_header (bs[1], STORE);
 280
 281       udp_push_one_header (vm, uc, bs[0]);
 282
 283       n_bufs -= 1;
 284       bs += 1;
 285     }
 286
 287   if (PREDICT_FALSE (uc->flags & UDP_CONN_F_CLOSING))
 288     {
 289       if (!transport_max_tx_dequeue (&uc->connection))
 290         udp_connection_delete (uc);
 291     }
 292
 293   return 0;
 294 }
 295
 296 static transport_connection_t *
 297 udp_session_get (u32 connection_index, u32 thread_index)
 298 {
 299   udp_connection_t *uc;
 300   uc = udp_connection_get (connection_index, thread_index);
 301   if (uc)
 302     return &uc->connection;
 303   return 0;
 304 }
 305
 306 static void
 307 udp_session_close (u32 connection_index, u32 thread_index)
 308 {
 309   udp_connection_t *uc;
 310
 311   uc = udp_connection_get (connection_index, thread_index);
 312   if (!uc || (uc->flags & UDP_CONN_F_MIGRATED))
 313     return;
 314
 315   if (!transport_max_tx_dequeue (&uc->connection))
 316     udp_connection_delete (uc);
 317   else
 318     uc->flags |= UDP_CONN_F_CLOSING;
 319 }
 320
 321 static void
 322 udp_session_cleanup (u32 connection_index, u32 thread_index)
 323 {
 324   udp_connection_t *uc;
 325   uc = udp_connection_get (connection_index, thread_index);
 326   if (!uc)
 327     return;
 328   if (uc->flags & UDP_CONN_F_MIGRATED)
 329     udp_connection_free (uc);
 330   else
 331     udp_connection_cleanup (uc);
 332 }
 333
 334 static int
 335 udp_session_send_params (transport_connection_t * tconn,
 336                          transport_send_params_t * sp)
 337 {
 338   udp_connection_t *uc;
 339
 340   uc = udp_connection_from_transport (tconn);
 341
 342   /* No constraint on TX window */
 343   sp->snd_space = ~0;
 344   /* TODO figure out MTU of output interface */
 345   sp->snd_mss = uc->mss;
 346   sp->tx_offset = 0;
 347   sp->flags = 0;
 348   return 0;
 349 }
 350
 351 static int
 352 udp_open_connection (transport_endpoint_cfg_t * rmt)
 353 {
 354   vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
 355   u32 thread_index = vm->thread_index;
 356   udp_main_t *um = &udp_main;
 357   ip46_address_t lcl_addr;
 358   udp_connection_t *uc;
 359   u16 lcl_port;
 360   int rv;
 361
 362   rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_UDP, rmt, &lcl_addr,
 363                                        &lcl_port);
 364   if (rv)
 365     {
 366       if (rv != SESSION_E_PORTINUSE)
 367         return rv;
 368
 369       if (udp_connection_port_used_extern (lcl_port, rmt->is_ip4))
 370         return SESSION_E_PORTINUSE;
 371
 372       /* If port in use, check if 5-tuple is also in use */
 373       if (session_lookup_connection (rmt->fib_index, &lcl_addr, &rmt->ip,
 374                                      lcl_port, rmt->port, TRANSPORT_PROTO_UDP,
 375                                      rmt->is_ip4))
 376         return SESSION_E_PORTINUSE;
 377
 378       /* 5-tuple is available so increase lcl endpoint refcount and proceed
 379        * with connection allocation */
 380       transport_share_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_UDP, &lcl_addr,
 381                                       lcl_port);
 382       goto conn_alloc;
 383     }
 384
 385   if (udp_is_valid_dst_port (lcl_port, rmt->is_ip4))
 386     {
 387       /* If specific source port was requested abort */
 388       if (rmt->peer.port)
 389         return SESSION_E_PORTINUSE;
 390
 391       /* Try to find a port that's not used */
 392       while (udp_is_valid_dst_port (lcl_port, rmt->is_ip4))
 393         {
 394           lcl_port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_UDP,
 395                                                  &lcl_addr);
 396           if (lcl_port < 1)
 397             return SESSION_E_PORTINUSE;
 398         }
 399     }
 400
 401 conn_alloc:
 402
 403   udp_connection_register_port (vm, lcl_port, rmt->is_ip4);
 404
 405   /* We don't poll main thread if we have workers */
 406   thread_index = transport_cl_thread ();
 407
 408   uc = udp_connection_alloc (thread_index);
 409   ip_copy (&uc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
 410   ip_copy (&uc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
 411   uc->c_rmt_port = rmt->port;
 412   uc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
 413   uc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
 414   uc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
 415   uc->c_fib_index = rmt->fib_index;
 416   uc->c_dscp = rmt->dscp;
 417   uc->mss = rmt->mss ? rmt->mss : udp_default_mtu (um, uc->c_is_ip4);
 418   uc->flags |= UDP_CONN_F_OWNS_PORT;
 419   if (rmt->transport_flags & TRANSPORT_CFG_F_CONNECTED)
 420     {
 421       uc->flags |= UDP_CONN_F_CONNECTED;
 422     }
 423   else
 424     {
 425       clib_spinlock_init (&uc->rx_lock);
 426       uc->c_flags |= TRANSPORT_CONNECTION_F_CLESS;
 427     }
 428
 429   return uc->c_c_index;
 430 }
 431
 432 static transport_connection_t *
 433 udp_session_get_half_open (u32 conn_index)
 434 {
 435   udp_connection_t *uc;
 436   u32 thread_index;
 437
 438   /* We don't poll main thread if we have workers */
 439   thread_index = transport_cl_thread ();
 440   uc = udp_connection_get (conn_index, thread_index);
 441   if (!uc)
 442     return 0;
 443   return &uc->connection;
 444 }
 445
 446 static u8 *
 447 format_udp_session (u8 * s, va_list * args)
 448 {
 449   u32 uci = va_arg (*args, u32);
 450   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
 451   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
 452   udp_connection_t *uc;
 453
 454   uc = udp_connection_get (uci, thread_index);
 455   return format (s, "%U", format_udp_connection, uc, verbose);
 456 }
 457
 458 static u8 *
 459 format_udp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
 460 {
 461   u32 __clib_unused tci = va_arg (*args, u32);
 462   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
 463   clib_warning ("BUG");
 464   return 0;
 465 }
 466
 467 static u8 *
 468 format_udp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
 469 {
 470   u32 tci = va_arg (*args, u32);
 471   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
 472   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
 473   udp_connection_t *uc = udp_listener_get (tci);
 474   return format (s, "%U", format_udp_connection, uc, verbose);
 475 }
 476
 477 /* *INDENT-OFF* */
 478 static const transport_proto_vft_t udp_proto = {
 479   .start_listen = udp_session_bind,
 480   .connect = udp_open_connection,
 481   .stop_listen = udp_session_unbind,
 482   .push_header = udp_push_header,
 483   .get_connection = udp_session_get,
 484   .get_listener = udp_session_get_listener,
 485   .get_half_open = udp_session_get_half_open,
 486   .close = udp_session_close,
 487   .cleanup = udp_session_cleanup,
 488   .send_params = udp_session_send_params,
 489   .format_connection = format_udp_session,
 490   .format_half_open = format_udp_half_open_session,
 491   .format_listener = format_udp_listener_session,
 492   .transport_options = {
 493     .name = "udp",
 494     .short_name = "U",
 495     .tx_type = TRANSPORT_TX_DGRAM,
 496     .service_type = TRANSPORT_SERVICE_CL,
 497   },
 498 };
 499 /* *INDENT-ON* */
 500
 501 static clib_error_t *
 502 udp_init (vlib_main_t * vm)
 503 {
 504   udp_main_t *um = vnet_get_udp_main ();
 505   ip_main_t *im = &ip_main;
 506   vlib_thread_main_t *tm = vlib_get_thread_main ();
 507   u32 num_threads;
 508   ip_protocol_info_t *pi;
 509   int i;
 510
 511   /*
 512    * Registrations
 513    */
 514
 515   /* IP registration */
 516   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_UDP);
 517   if (pi == 0)
 518     return clib_error_return (0, "UDP protocol info AWOL");
 519   pi->format_header = format_udp_header;
 520   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_udp_header;
 521
 522   /* Register as transport with URI */
 523   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_UDP, &udp_proto,
 524                                FIB_PROTOCOL_IP4, ip4_lookup_node.index);
 525   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_UDP, &udp_proto,
 526                                FIB_PROTOCOL_IP6, ip6_lookup_node.index);
 527
 528   /*
 529    * Initialize data structures
 530    */
 531
 532   num_threads = 1 /* main thread */  + tm->n_threads;
 533   vec_validate (um->connections, num_threads - 1);
 534   vec_validate (um->connection_peekers, num_threads - 1);
 535   vec_validate (um->peekers_readers_locks, num_threads - 1);
 536   vec_validate (um->peekers_write_locks, num_threads - 1);
 537
 538   if (num_threads > 1)
 539     for (i = 0; i < num_threads; i++)
 540       {
 541         clib_spinlock_init (&um->peekers_readers_locks[i]);
 542         clib_spinlock_init (&um->peekers_write_locks[i]);
 543       }
 544
 545   um->local_to_input_edge[UDP_IP4] =
 546     vlib_node_add_next (vm, udp4_local_node.index, udp4_input_node.index);
 547   um->local_to_input_edge[UDP_IP6] =
 548     vlib_node_add_next (vm, udp6_local_node.index, udp6_input_node.index);
 549
 550   um->default_mtu = 1500;
 551   return 0;
 552 }
 553
 554 /* *INDENT-OFF* */
 555 VLIB_INIT_FUNCTION (udp_init) =
 556 {
 557   .runs_after = VLIB_INITS("ip_main_init", "ip4_lookup_init",
 558                            "ip6_lookup_init"),
 559 };
 560 /* *INDENT-ON* */
 561
 562 /*
 563  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 564  *
 565  * Local Variables:
 566  * eval: (c-set-style "gnu")
 567  * End:
 568  */