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