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         s = socket(__domain, SOCK_RAW, IPPROTO_SWIFT);
 149         if (s < 0)
 150                 goto sock_err;
 151
 152         list = list_add_socket(s);
 153         if (list == NULL)
 154                 goto list_add_err;
 155
 156         /* Socket is fully open. */
 157         list->rw_state = STATE_NO_SHUT;
 158
 159         if (__domain != AF_INET || __type != SOCK_RAW || __protocol != IPPROTO_SWIFT) {
 160                 errno = EINVAL;
 161                 return -1;
 162         }
 163
 164         s = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_SWIFT);
 165
 166         return s;
 167
 168 list_add_err:
 169         close(s);
 170 sock_err:
 171         return -1;
 172 }
 173
 174 /*
 175  * Give the socket FD the local address ADDR (which is LEN bytes long).
 176  *
 177  * swift: ADDR is of type struct sockaddr_sw.
 178  */
 179 int sw_bind(int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len)
 180 {
 181         struct sock_list *list;
 182
 183         /* Check whether address is already in use. */
 184         list = list_elem_from_address(__addr);
 185         if (list != NULL) {
 186                 errno = EADDRINUSE;
 187                 goto list_elem_err;
 188         }
 189         /* Update __fd entry in socket management list. */
 190         list = list_update_socket_address(__fd, __addr);
 191         if (list == NULL) {
 192                 errno = EBADF;
 193                 goto list_update_err;
 194         }
 195
 196         return 0;
 197
 198 list_update_err:
 199 list_elem_err:
 200         return -1;
 201 }
 202
 203 /* Put the local address of FD into *ADDR and its length in *LEN.  */
 204 int sw_getsockname(int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,
 205                         socklen_t *__restrict __len)
 206 {
 207         /* TODO */
 208
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Send N bytes of BUF on socket FD to peer at address ADDR (which is
 214  * ADDR_LEN bytes long).  Returns the number sent, or -1 for errors.
 215  *
 216  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 217  * __THROW.
 218  */
 219 ssize_t sw_sendto(int __fd, __const void *__buf, size_t __n,
 220                        int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,
 221                        socklen_t __addr_len)
 222 {
 223         ssize_t bytes_sent;
 224
 225         return bytes_sent;
 226 }
 227
 228 /*
 229  * Read N bytes into BUF through socket FD.
 230  * If ADDR is not NULL, fill in *ADDR_LEN bytes of it with tha address of
 231  * the sender, and store the actual size of the address in *ADDR_LEN.
 232  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 233  *
 234  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 235  * __THROW.
 236  */
 237 ssize_t sw_recvfrom(int __fd, void *__restrict __buf, size_t __n,
 238                          int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr,
 239                          socklen_t *__restrict __addr_len)
 240 {
 241         ssize_t bytes_recv;
 242
 243         /* TODO */
 244
 245         return bytes_recv;
 246 }
 247
 248 /*
 249  * Send a message described MESSAGE on socket FD.
 250  * Returns the number of bytes sent, or -1 for errors.
 251  *
 252  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 253  * __THROW.
 254  */
 255 ssize_t sw_sendmsg(int __fd, __const struct msghdr *__message,
 256                         int __flags)
 257 {
 258         ssize_t bytes_sent;
 259
 260         return sendmsg(__fd, __message, __flags);
 261 }
 262
 263 /*
 264  * Receive a message as described by MESSAGE from socket FD.
 265  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 266  *
 267  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 268  * __THROW.
 269  */
 270 ssize_t sw_recvmsg(int __fd, struct msghdr *__message, int __flags)
 271 {
 272         ssize_t bytes_recv;
 273
 274         /* TODO */
 275
 276         return bytes_recv;
 277 }
 278
 279 /*
 280  * Put the current value for socket FD's option OPTNAME at protocol level
 281  * LEVEL into OPTVAL (which is *OPTLEN bytes long), and set *OPTLEN to the
 282  * value's actual length.  Returns 0 on success, -1 for errors.
 283  */
 284 int sw_getsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 285                        void *__restrict __optval,
 286                        socklen_t *__restrict __optlen)
 287 {
 288         /* Call classical interface of getsockopt(2). */
 289         return getsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 290 }
 291
 292 /*
 293  * Set socket FD's option OPTNAME at protocol level LEVEL
 294  * to *OPTVAL (which is OPTLEN bytes long).
 295  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 296  */
 297
 298 int sw_setsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 299                        __const void *__optval, socklen_t __optlen)
 300 {
 301         /* Call classical interface of setsockopt(2). */
 302         return setsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 303 }
 304
 305 /*
 306  * Shut down all or part of the connection open on socket FD.
 307  * HOW determines what to shut down:
 308  *   SHUT_RD   = No more receptions;
 309  *   SHUT_WR   = No more transmissions;
 310  *   SHUT_RDWR = No more receptions or transmissions.
 311  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 312  */
 313 int sw_shutdown(int __fd, int __how)
 314 {
 315         struct sock_list *list;
 316
 317         /* Find socket in management structure. */
 318         list = list_elem_from_socket(__fd);
 319         if (list == NULL) {
 320                 errno = EBADF;
 321                 goto list_elem_err;
 322         }
 323
 324         /* Check and update socket state. */
 325         if (__how == STATE_SHUT_RDWR)
 326                 list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 327         else if (__how == STATE_SHUT_WR) {
 328                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD)
 329                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 330                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR) {
 331                         errno = ENOTCONN;
 332                         goto not_conn_err;
 333                 }
 334         }
 335         else if (__how == STATE_SHUT_RD) {
 336                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR)
 337                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 338                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD) {
 339                         errno = ENOTCONN;
 340                         goto not_conn_err;
 341                 }
 342         }
 343
 344         /* Remove socket from socket management structure. */
 345         if (list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 346                 list = list_unlink_socket(__fd);
 347                 if (list == NULL) {
 348                         errno = EBADF;
 349                         goto list_unlink_err;
 350                 }
 351         }
 352
 353         /* Call classical interface of shutdown(2). */
 354         return shutdown(__fd, __how);
 355
 356 not_conn_err:
 357 list_elem_err:
 358 list_unlink_err:
 359         return -1;
 360 }
 361
 362 /*
 363  * Close file descriptor for socket FD.
 364  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 365  */
 366 int sw_close(int __fd)
 367 {
 368         struct sock_list *list;
 369
 370         /* Remove socket from socket management structure. */
 371         list = list_unlink_socket(__fd);
 372         if (list == NULL) {
 373                 errno = EBADF;
 374                 goto list_unlink_err;
 375         }
 376
 377         /* Call classical interface of close(2). */
 378         return close(__fd);
 379
 380 list_unlink_err:
 381         return -1;
 382 }