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 (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
  98   pool_get_aligned_safe (um->connections[thread_index], uc,
  99                          CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 100
 101   clib_memset (uc, 0, sizeof (*uc));
 102   uc->c_c_index = uc - um->connections[thread_index];
 103   uc->c_thread_index = thread_index;
 104   uc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
 105   return uc;
 106 }
 107
 108 void
 109 udp_connection_free (udp_connection_t * uc)
 110 {
 111   u32 thread_index = uc->c_thread_index;
 112   clib_spinlock_free (&uc->rx_lock);
 113   if (CLIB_DEBUG)
 114     clib_memset (uc, 0xFA, sizeof (*uc));
 115   pool_put (udp_main.connections[thread_index], uc);
 116 }
 117
 118 static void
 119 udp_connection_cleanup (udp_connection_t * uc)
 120 {
 121   transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_UDP, &uc->c_lcl_ip,
 122                               uc->c_lcl_port);
 123   udp_connection_unregister_port (clib_net_to_host_u16 (uc->c_lcl_port),
 124                                   uc->c_is_ip4);
 125   udp_connection_free (uc);
 126 }
 127
 128 void
 129 udp_connection_delete (udp_connection_t * uc)
 130 {
 131   session_transport_delete_notify (&uc->connection);
 132   udp_connection_cleanup (uc);
 133 }
 134
 135 static u8
 136 udp_connection_port_used_extern (u16 lcl_port, u8 is_ip4)
 137 {
 138   udp_main_t *um = vnet_get_udp_main ();
 139   udp_dst_port_info_t *pi;
 140
 141   pi = udp_get_dst_port_info (um, lcl_port, is_ip4);
 142   return (pi && !pi->n_connections
 143           && udp_is_valid_dst_port (lcl_port, is_ip4));
 144 }
 145
 146 static u16
 147 udp_default_mtu (udp_main_t * um, u8 is_ip4)
 148 {
 149   u16 ip_hlen = is_ip4 ? sizeof (ip4_header_t) : sizeof (ip6_header_t);
 150   return (um->default_mtu - sizeof (udp_header_t) - ip_hlen);
 151 }
 152
 153 static u32
 154 udp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_cfg_t *lcl)
 155 {
 156   udp_main_t *um = vnet_get_udp_main ();
 157   transport_endpoint_cfg_t *lcl_ext;
 158   udp_connection_t *listener;
 159   u16 lcl_port_ho;
 160   void *iface_ip;
 161
 162   lcl_port_ho = clib_net_to_host_u16 (lcl->port);
 163
 164   if (udp_connection_port_used_extern (lcl_port_ho, lcl->is_ip4))
 165     {
 166       clib_warning ("port already used");
 167       return SESSION_E_PORTINUSE;
 168     }
 169
 170   pool_get (um->listener_pool, listener);
 171   clib_memset (listener, 0, sizeof (udp_connection_t));
 172
 173   listener->c_lcl_port = lcl->port;
 174   listener->c_c_index = listener - um->listener_pool;
 175
 176   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
 177   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
 178     {
 179       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
 180                                                  lcl->is_ip4)))
 181         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
 182     }
 183   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
 184   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
 185   listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
 186   listener->c_s_index = session_index;
 187   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
 188   listener->mss =
 189     lcl->mss ? lcl->mss : udp_default_mtu (um, listener->c_is_ip4);
 190   listener->flags |= UDP_CONN_F_OWNS_PORT | UDP_CONN_F_LISTEN;
 191   lcl_ext = (transport_endpoint_cfg_t *) lcl;
 192   if (lcl_ext->transport_flags & TRANSPORT_CFG_F_CONNECTED)
 193     listener->flags |= UDP_CONN_F_CONNECTED;
 194   else
 195     listener->c_flags |= TRANSPORT_CONNECTION_F_CLESS;
 196   clib_spinlock_init (&listener->rx_lock);
 197
 198   udp_connection_register_port (lcl_port_ho, lcl->is_ip4);
 199   return listener->c_c_index;
 200 }
 201
 202 static u32
 203 udp_session_unbind (u32 listener_index)
 204 {
 205   udp_main_t *um = &udp_main;
 206   udp_connection_t *listener;
 207
 208   listener = udp_listener_get (listener_index);
 209   udp_connection_unregister_port (clib_net_to_host_u16 (listener->c_lcl_port),
 210                                   listener->c_is_ip4);
 211   clib_spinlock_free (&listener->rx_lock);
 212   pool_put (um->listener_pool, listener);
 213   return 0;
 214 }
 215
 216 static transport_connection_t *
 217 udp_session_get_listener (u32 listener_index)
 218 {
 219   udp_connection_t *us;
 220
 221   us = udp_listener_get (listener_index);
 222   return &us->connection;
 223 }
 224
 225 always_inline u32
 226 udp_push_one_header (vlib_main_t *vm, udp_connection_t *uc, vlib_buffer_t *b)
 227 {
 228   vlib_buffer_push_udp (b, uc->c_lcl_port, uc->c_rmt_port, 1);
 229   b->flags |= VNET_BUFFER_F_LOCALLY_ORIGINATED;
 230   /* reuse tcp medatada for now */
 231   vnet_buffer (b)->tcp.connection_index = uc->c_c_index;
 232
 233   return 0;
 234 }
 235
 236 static u32
 237 udp_push_header (transport_connection_t *tc, vlib_buffer_t **bs, u32 n_bufs)
 238 {
 239   vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
 240   udp_connection_t *uc;
 241
 242   uc = udp_connection_from_transport (tc);
 243
 244   while (n_bufs >= 4)
 245     {
 246       vlib_prefetch_buffer_header (bs[2], STORE);
 247       vlib_prefetch_buffer_header (bs[3], STORE);
 248
 249       udp_push_one_header (vm, uc, bs[0]);
 250       udp_push_one_header (vm, uc, bs[1]);
 251
 252       n_bufs -= 2;
 253       bs += 2;
 254     }
 255   while (n_bufs)
 256     {
 257       if (n_bufs > 1)
 258         vlib_prefetch_buffer_header (bs[1], STORE);
 259
 260       udp_push_one_header (vm, uc, bs[0]);
 261
 262       n_bufs -= 1;
 263       bs += 1;
 264     }
 265
 266   if (PREDICT_FALSE (uc->flags & UDP_CONN_F_CLOSING))
 267     {
 268       if (!transport_max_tx_dequeue (&uc->connection))
 269         udp_connection_delete (uc);
 270     }
 271
 272   return 0;
 273 }
 274
 275 static transport_connection_t *
 276 udp_session_get (u32 connection_index, u32 thread_index)
 277 {
 278   udp_connection_t *uc;
 279   uc = udp_connection_get (connection_index, thread_index);
 280   if (uc)
 281     return &uc->connection;
 282   return 0;
 283 }
 284
 285 static void
 286 udp_session_close (u32 connection_index, u32 thread_index)
 287 {
 288   udp_connection_t *uc;
 289
 290   uc = udp_connection_get (connection_index, thread_index);
 291   if (!uc || (uc->flags & UDP_CONN_F_MIGRATED))
 292     return;
 293
 294   if (!transport_max_tx_dequeue (&uc->connection))
 295     udp_connection_delete (uc);
 296   else
 297     uc->flags |= UDP_CONN_F_CLOSING;
 298 }
 299
 300 static void
 301 udp_session_cleanup (u32 connection_index, u32 thread_index)
 302 {
 303   udp_connection_t *uc;
 304   uc = udp_connection_get (connection_index, thread_index);
 305   if (!uc)
 306     return;
 307   if (uc->flags & UDP_CONN_F_MIGRATED)
 308     udp_connection_free (uc);
 309   else
 310     udp_connection_cleanup (uc);
 311 }
 312
 313 static int
 314 udp_session_send_params (transport_connection_t * tconn,
 315                          transport_send_params_t * sp)
 316 {
 317   udp_connection_t *uc;
 318
 319   uc = udp_connection_from_transport (tconn);
 320
 321   /* No constraint on TX window */
 322   sp->snd_space = ~0;
 323   /* TODO figure out MTU of output interface */
 324   sp->snd_mss = uc->mss;
 325   sp->tx_offset = 0;
 326   sp->flags = 0;
 327   return 0;
 328 }
 329
 330 static int
 331 udp_open_connection (transport_endpoint_cfg_t * rmt)
 332 {
 333   udp_main_t *um = &udp_main;
 334   ip46_address_t lcl_addr;
 335   udp_connection_t *uc;
 336   u32 thread_index;
 337   u16 lcl_port;
 338   int rv;
 339
 340   rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_UDP, rmt, &lcl_addr,
 341                                        &lcl_port);
 342   if (rv)
 343     {
 344       if (rv != SESSION_E_PORTINUSE)
 345         return rv;
 346
 347       if (udp_connection_port_used_extern (lcl_port, rmt->is_ip4))
 348         return SESSION_E_PORTINUSE;
 349
 350       /* If port in use, check if 5-tuple is also in use */
 351       if (session_lookup_connection (rmt->fib_index, &lcl_addr, &rmt->ip,
 352                                      lcl_port, rmt->port, TRANSPORT_PROTO_UDP,
 353                                      rmt->is_ip4))
 354         return SESSION_E_PORTINUSE;
 355
 356       /* 5-tuple is available so increase lcl endpoint refcount and proceed
 357        * with connection allocation */
 358       transport_share_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_UDP, &lcl_addr,
 359                                       lcl_port);
 360       goto conn_alloc;
 361     }
 362
 363   if (udp_is_valid_dst_port (lcl_port, rmt->is_ip4))
 364     {
 365       /* If specific source port was requested abort */
 366       if (rmt->peer.port)
 367         return SESSION_E_PORTINUSE;
 368
 369       /* Try to find a port that's not used */
 370       while (udp_is_valid_dst_port (lcl_port, rmt->is_ip4))
 371         {
 372           lcl_port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_UDP,
 373                                                  &lcl_addr);
 374           if (lcl_port < 1)
 375             return SESSION_E_PORTINUSE;
 376         }
 377     }
 378
 379 conn_alloc:
 380
 381   udp_connection_register_port (lcl_port, rmt->is_ip4);
 382
 383   /* We don't poll main thread if we have workers */
 384   thread_index = transport_cl_thread ();
 385
 386   uc = udp_connection_alloc (thread_index);
 387   ip_copy (&uc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
 388   ip_copy (&uc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
 389   uc->c_rmt_port = rmt->port;
 390   uc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
 391   uc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
 392   uc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
 393   uc->c_fib_index = rmt->fib_index;
 394   uc->c_dscp = rmt->dscp;
 395   uc->mss = rmt->mss ? rmt->mss : udp_default_mtu (um, uc->c_is_ip4);
 396   if (rmt->peer.sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
 397     uc->sw_if_index = rmt->peer.sw_if_index;
 398   uc->flags |= UDP_CONN_F_OWNS_PORT;
 399   if (rmt->transport_flags & TRANSPORT_CFG_F_CONNECTED)
 400     {
 401       uc->flags |= UDP_CONN_F_CONNECTED;
 402     }
 403   else
 404     {
 405       clib_spinlock_init (&uc->rx_lock);
 406       uc->c_flags |= TRANSPORT_CONNECTION_F_CLESS;
 407     }
 408   uc->next_node_index = rmt->next_node_index;
 409   uc->next_node_opaque = rmt->next_node_opaque;
 410
 411   return uc->c_c_index;
 412 }
 413
 414 static transport_connection_t *
 415 udp_session_get_half_open (u32 conn_index)
 416 {
 417   udp_connection_t *uc;
 418   u32 thread_index;
 419
 420   /* We don't poll main thread if we have workers */
 421   thread_index = transport_cl_thread ();
 422   uc = udp_connection_get (conn_index, thread_index);
 423   if (!uc)
 424     return 0;
 425   return &uc->connection;
 426 }
 427
 428 static u8 *
 429 format_udp_session (u8 * s, va_list * args)
 430 {
 431   u32 uci = va_arg (*args, u32);
 432   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
 433   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
 434   udp_connection_t *uc;
 435
 436   uc = udp_connection_get (uci, thread_index);
 437   return format (s, "%U", format_udp_connection, uc, verbose);
 438 }
 439
 440 static u8 *
 441 format_udp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
 442 {
 443   u32 __clib_unused tci = va_arg (*args, u32);
 444   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
 445   clib_warning ("BUG");
 446   return 0;
 447 }
 448
 449 static u8 *
 450 format_udp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
 451 {
 452   u32 tci = va_arg (*args, u32);
 453   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
 454   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
 455   udp_connection_t *uc = udp_listener_get (tci);
 456   return format (s, "%U", format_udp_connection, uc, verbose);
 457 }
 458
 459 /* *INDENT-OFF* */
 460 static const transport_proto_vft_t udp_proto = {
 461   .start_listen = udp_session_bind,
 462   .connect = udp_open_connection,
 463   .stop_listen = udp_session_unbind,
 464   .push_header = udp_push_header,
 465   .get_connection = udp_session_get,
 466   .get_listener = udp_session_get_listener,
 467   .get_half_open = udp_session_get_half_open,
 468   .close = udp_session_close,
 469   .cleanup = udp_session_cleanup,
 470   .send_params = udp_session_send_params,
 471   .format_connection = format_udp_session,
 472   .format_half_open = format_udp_half_open_session,
 473   .format_listener = format_udp_listener_session,
 474   .transport_options = {
 475     .name = "udp",
 476     .short_name = "U",
 477     .tx_type = TRANSPORT_TX_DGRAM,
 478     .service_type = TRANSPORT_SERVICE_CL,
 479   },
 480 };
 481 /* *INDENT-ON* */
 482
 483 static clib_error_t *
 484 udp_init (vlib_main_t * vm)
 485 {
 486   udp_main_t *um = vnet_get_udp_main ();
 487   ip_main_t *im = &ip_main;
 488   vlib_thread_main_t *tm = vlib_get_thread_main ();
 489   u32 num_threads;
 490   ip_protocol_info_t *pi;
 491
 492   /*
 493    * Registrations
 494    */
 495
 496   /* IP registration */
 497   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_UDP);
 498   if (pi == 0)
 499     return clib_error_return (0, "UDP protocol info AWOL");
 500   pi->format_header = format_udp_header;
 501   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_udp_header;
 502
 503   /* Register as transport with session layer */
 504   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_UDP, &udp_proto,
 505                                FIB_PROTOCOL_IP4, udp4_output_node.index);
 506   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_UDP, &udp_proto,
 507                                FIB_PROTOCOL_IP6, udp6_output_node.index);
 508
 509   /*
 510    * Initialize data structures
 511    */
 512
 513   num_threads = 1 /* main thread */  + tm->n_threads;
 514   vec_validate (um->connections, num_threads - 1);
 515
 516   um->local_to_input_edge[UDP_IP4] =
 517     vlib_node_add_next (vm, udp4_local_node.index, udp4_input_node.index);
 518   um->local_to_input_edge[UDP_IP6] =
 519     vlib_node_add_next (vm, udp6_local_node.index, udp6_input_node.index);
 520
 521   um->default_mtu = 1500;
 522   return 0;
 523 }
 524
 525 /* *INDENT-OFF* */
 526 VLIB_INIT_FUNCTION (udp_init) =
 527 {
 528   .runs_after = VLIB_INITS("ip_main_init", "ip4_lookup_init",
 529                            "ip6_lookup_init"),
 530 };
 531 /* *INDENT-ON* */
 532
 533 /*
 534  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 535  *
 536  * Local Variables:
 537  * eval: (c-set-style "gnu")
 538  * End:
 539  */