src/raw/swift_raw.c

   1 /*
   2  * swift implementation of syscall API>
   3  *
   4  * Simulates the classic socket syscalls (socket, bind, send, recv).
   5  * Implementation uses raw sockets (AF_INET, SOCK_RAW).
   6  *
   7  * Subsequently, implementation is to be ported into kernel space and
   8  * the interface is going to be offered by the Linux syscall API.
   9  *
  10  * Heavily inspired by GLIBC's <sys/socket.h>
  11  * (/usr/include/sys/socket.h).
  12  *
  13  * 2011, Razvan Deaconescu, razvan.deaconescu@cs.pub.ro
  14  */
  15
  16 #include <stdio.h>
  17 #include <stdlib.h>
  18 #include <string.h>
  19 #include <sys/types.h>
  20 #include <sys/socket.h>
  21 #include <netinet/in.h>
  22 #include <unistd.h>
  23 #include <errno.h>
  24
  25 #include "swift_types.h"
  26 #include "swift_raw.h"
  27
  28 enum sock_rw_state {
  29         STATE_NO_SHUT,
  30         STATE_SHUT_RD,
  31         STATE_SHUT_WR,
  32         STATE_SHUT_RDWR
  33 };
  34
  35 /* socket management structure */
  36 struct sock_list {
  37         int s;
  38         struct sockaddr_sw addr;
  39         enum sock_rw_state rw_state;
  40         struct sock_list *next;
  41         struct sock_list *prev;
  42 };
  43
  44 static struct sock_list sock_list_head = {
  45         .next = &sock_list_head,
  46         .prev = &sock_list_head
  47 };
  48
  49 /*
  50  * Add new socket to list. Called by sw_socket "syscall".
  51  */
  52
  53 static struct sock_list *list_add_socket(int s)
  54 {
  55         struct sock_list *ptr = malloc(sizeof(*ptr));
  56         if (ptr == NULL)
  57                 return NULL;
  58
  59         ptr->next = &sock_list_head;
  60         ptr->prev = sock_list_head.prev;
  61         sock_list_head.prev->next = ptr;
  62         sock_list_head.prev = ptr;
  63         ptr->s = s;
  64
  65         return ptr;
  66 }
  67
  68 /*
  69  * Bind socket to given address. Called by sw_bind "syscall".
  70  */
  71
  72 static struct sock_list *list_update_socket_address(int s, __CONST_SOCKADDR_ARG addr)
  73 {
  74         struct sock_list *ptr;
  75
  76         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
  77                 if (ptr->s == s) {
  78                         memcpy(&ptr->addr, addr, sizeof(ptr->addr));
  79                         return ptr;
  80                 }
  81
  82         return NULL;
  83 }
  84
  85 /*
  86  * Get list element containing socket s. Called by sw_send* "syscalls".
  87  */
  88
  89 static struct sock_list *list_elem_from_socket(int s)
  90 {
  91         struct sock_list *ptr;
  92
  93         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
  94                 if (ptr->s == s) {
  95                         return ptr;
  96                 }
  97
  98         return NULL;
  99 }
 100
 101 /*
 102  * Get list element containing address addr. Called by sw_bind "syscall".
 103  */
 104
 105 static struct sock_list *list_elem_from_address(__CONST_SOCKADDR_ARG addr)
 106 {
 107         struct sock_list *ptr;
 108
 109         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
 110                 if (memcmp(&ptr->addr, addr, sizeof(addr)) == 0)
 111                         return ptr;
 112
 113         return NULL;
 114 }
 115
 116 /*
 117  * Remove socket from list. Called by sw_close "syscall".
 118  */
 119
 120 static struct sock_list *list_unlink_socket(int s)
 121 {
 122         struct sock_list *ptr;
 123
 124         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
 125                 if (ptr->s == s) {
 126                         ptr->next->prev = ptr->prev;
 127                         ptr->prev->next = ptr->next;
 128                         ptr->next = ptr;
 129                         ptr->prev = ptr;
 130                         return ptr;
 131                 }
 132
 133         return NULL;
 134 }
 135
 136 /*
 137  * Create a new socket of type TYPE in domain DOMAIN, using
 138  * protocol PROTOCOL.  If PROTOCOL is zero, one is chosen automatically.
 139  * Returns a file descriptor for the new socket, or -1 for errors.
 140  *
 141  * swift: PROTOCOL is IPPROTO_SWIFT. Ignore TYPE.
 142  */
 143 int sw_socket(int __domain, int __type, int __protocol)
 144 {
 145         int s;
 146         struct sock_list *list;
 147
 148         if (__domain != PF_INET || __type != SOCK_RAW || __protocol != IPPROTO_SWIFT) {
 149                 errno = EINVAL;
 150                 goto sock_err;
 151         }
 152
 153         s = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_SWIFT);
 154         if (s < 0) {
 155                 goto sock_err;
 156         }
 157
 158         list = list_add_socket(s);
 159         if (list == NULL) {
 160                 errno = ENOMEM;
 161                 goto list_add_err;
 162         }
 163
 164         /* Socket is fully open. */
 165         list->rw_state = STATE_NO_SHUT;
 166
 167         return s;
 168
 169 list_add_err:
 170         close(s);
 171 sock_err:
 172         return -1;
 173 }
 174
 175 /*
 176  * Give the socket FD the local address ADDR (which is LEN bytes long).
 177  *
 178  * swift: ADDR is of type struct sockaddr_sw.
 179  */
 180 int sw_bind(int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len)
 181 {
 182         struct sock_list *list;
 183
 184         /* Check whether address is already in use. */
 185         list = list_elem_from_address(__addr);
 186         if (list != NULL) {
 187                 errno = EADDRINUSE;
 188                 goto list_elem_err;
 189         }
 190
 191         /* Update __fd entry in socket management list. */
 192         list = list_update_socket_address(__fd, __addr);
 193         if (list == NULL) {
 194                 errno = EBADF;
 195                 goto list_update_err;
 196         }
 197
 198         return 0;
 199
 200 list_update_err:
 201 list_elem_err:
 202         return -1;
 203 }
 204
 205 /* Put the local address of FD into *ADDR and its length in *LEN.  */
 206 int sw_getsockname(int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,
 207                         socklen_t *__restrict __len)
 208 {
 209         struct sock_list *list;
 210
 211         /* Find socket in management structure. */
 212         list = list_elem_from_socket(__fd);
 213         if (list == NULL) {
 214                 errno = EBADF;
 215                 goto list_elem_err;
 216         }
 217
 218         memcpy(__addr, &list->addr, sizeof(list->addr));
 219         *__len = sizeof(list->addr);
 220
 221         return 0;
 222
 223 list_elem_err:
 224         return -1;
 225 }
 226
 227 /*
 228  * Send N bytes of BUF on socket FD to peer at address ADDR (which is
 229  * ADDR_LEN bytes long).  Returns the number sent, or -1 for errors.
 230  *
 231  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 232  * __THROW.
 233  */
 234 ssize_t sw_sendto(int __fd, __const void *__buf, size_t __n,
 235                        int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,
 236                        socklen_t __addr_len)
 237 {
 238         ssize_t bytes_sent;
 239         struct sock_list *list;
 240         struct iovec __iov[1];
 241         struct msghdr __msgh;
 242
 243         list = list_elem_from_socket(__fd);
 244         if (list == NULL) {
 245                 errno = EBADF;
 246                 goto sock_err;
 247         }
 248
 249         if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR || list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 250                 errno = ENOTCONN;
 251                 goto sock_err;
 252         }
 253 /*
 254         if (list->state == STATE_NOBOUND) {
 255                 errno = EDESTADDRREQ;
 256                 goto sock_err;
 257         }
 258  */
 259
 260         /* Specify the components of the message in an "iovec".   */
 261         __iov[0].iov_base = __buf;
 262         __iov[0].iov_len = __n;
 263
 264         /* The message header contains parameters for sendmsg.    */
 265         __msgh.msg_name = (caddr_t) __addr;
 266         __msgh.msg_namelen = sizeof(__addr);
 267         __msgh.msg_iov = __iov;
 268         __msgh.msg_iovlen = 1;
 269         __msgh.msg_control = NULL;            /* irrelevant to AF_INET */
 270         __msgh.msg_controllen = 0;            /* irrelevant to AF_INET */
 271
 272         return sendmsg(__fd, &__msgh, 0);
 273
 274 sock_err:
 275         return -1;
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Read N bytes into BUF through socket FD.
 280  * If ADDR is not NULL, fill in *ADDR_LEN bytes of it with tha address of
 281  * the sender, and store the actual size of the address in *ADDR_LEN.
 282  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 283  *
 284  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 285  * __THROW.
 286  */
 287 ssize_t sw_recvfrom(int __fd, void *__restrict __buf, size_t __n,
 288                          int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr,
 289                          socklen_t *__restrict __addr_len)
 290 {
 291         ssize_t bytes_recv;
 292
 293         /* TODO */
 294
 295         return bytes_recv;
 296 }
 297
 298 /*
 299  * Send a message described MESSAGE on socket FD.
 300  * Returns the number of bytes sent, or -1 for errors.
 301  *
 302  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 303  * __THROW.
 304  */
 305 ssize_t sw_sendmsg(int __fd, __const struct msghdr *__message,
 306                         int __flags)
 307 {
 308         ssize_t bytes_sent;
 309
 310         return sendmsg(__fd, __message, __flags);
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Receive a message as described by MESSAGE from socket FD.
 315  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 316  *
 317  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 318  * __THROW.
 319  */
 320 ssize_t sw_recvmsg(int __fd, struct msghdr *__message, int __flags)
 321 {
 322         ssize_t bytes_recv;
 323
 324         /* TODO */
 325
 326         return bytes_recv;
 327 }
 328
 329 /*
 330  * Put the current value for socket FD's option OPTNAME at protocol level
 331  * LEVEL into OPTVAL (which is *OPTLEN bytes long), and set *OPTLEN to the
 332  * value's actual length.  Returns 0 on success, -1 for errors.
 333  */
 334 int sw_getsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 335                        void *__restrict __optval,
 336                        socklen_t *__restrict __optlen)
 337 {
 338         /* Call classical interface of getsockopt(2). */
 339         return getsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Set socket FD's option OPTNAME at protocol level LEVEL
 344  * to *OPTVAL (which is OPTLEN bytes long).
 345  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 346  */
 347
 348 int sw_setsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 349                        __const void *__optval, socklen_t __optlen)
 350 {
 351         /* Call classical interface of setsockopt(2). */
 352         return setsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 353 }
 354
 355 /*
 356  * Shut down all or part of the connection open on socket FD.
 357  * HOW determines what to shut down:
 358  *   SHUT_RD   = No more receptions;
 359  *   SHUT_WR   = No more transmissions;
 360  *   SHUT_RDWR = No more receptions or transmissions.
 361  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 362  */
 363 int sw_shutdown(int __fd, int __how)
 364 {
 365         struct sock_list *list;
 366
 367         /* Find socket in management structure. */
 368         list = list_elem_from_socket(__fd);
 369         if (list == NULL) {
 370                 errno = EBADF;
 371                 goto list_elem_err;
 372         }
 373
 374         /* Check and update socket state. */
 375         if (__how == STATE_SHUT_RDWR)
 376                 list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 377         else if (__how == STATE_SHUT_WR) {
 378                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD)
 379                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 380                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR) {
 381                         errno = ENOTCONN;
 382                         goto not_conn_err;
 383                 }
 384         }
 385         else if (__how == STATE_SHUT_RD) {
 386                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR)
 387                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 388                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD) {
 389                         errno = ENOTCONN;
 390                         goto not_conn_err;
 391                 }
 392         }
 393
 394         /* Remove socket from socket management structure. */
 395         if (list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 396                 list = list_unlink_socket(__fd);
 397                 if (list == NULL) {
 398                         errno = EBADF;
 399                         goto list_unlink_err;
 400                 }
 401         }
 402
 403         /* Call classical interface of shutdown(2). */
 404         return shutdown(__fd, __how);
 405
 406 not_conn_err:
 407 list_elem_err:
 408 list_unlink_err:
 409         return -1;
 410 }
 411
 412 /*
 413  * Close file descriptor for socket FD.
 414  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 415  */
 416 int sw_close(int __fd)
 417 {
 418         struct sock_list *list;
 419
 420         /* Remove socket from socket management structure. */
 421         list = list_unlink_socket(__fd);
 422         if (list == NULL) {
 423                 errno = EBADF;
 424                 goto list_unlink_err;
 425         }
 426
 427         /* Call classical interface of close(2). */
 428         return close(__fd);
 429
 430 list_unlink_err:
 431         return -1;
 432 }