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 enum sock_bind_state {
  36         STATE_NOTBOUND,
  37         STATE_BOUND
  38 };
  39
  40 /* socket management structure */
  41 struct sock_list {
  42         int s;
  43         struct sockaddr_sw addr;
  44         enum sock_rw_state rw_state;
  45         enum sock_bind_state bind_state;
  46         struct sock_list *next;
  47         struct sock_list *prev;
  48 };
  49
  50 static struct sock_list sock_list_head = {
  51         .next = &sock_list_head,
  52         .prev = &sock_list_head
  53 };
  54
  55 /*
  56  * Add new socket to list. Called by sw_socket "syscall".
  57  */
  58
  59 static struct sock_list *list_add_socket(int s)
  60 {
  61         struct sock_list *ptr = malloc(sizeof(*ptr));
  62         if (ptr == NULL)
  63                 return NULL;
  64
  65         ptr->next = &sock_list_head;
  66         ptr->prev = sock_list_head.prev;
  67         sock_list_head.prev->next = ptr;
  68         sock_list_head.prev = ptr;
  69         ptr->s = s;
  70
  71         return ptr;
  72 }
  73
  74 /*
  75  * Bind socket to given address. Called by sw_bind "syscall".
  76  */
  77
  78 static struct sock_list *list_update_socket_address(int s, __CONST_SOCKADDR_ARG addr)
  79 {
  80         struct sock_list *ptr;
  81
  82         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
  83                 if (ptr->s == s) {
  84                         memcpy(&ptr->addr, addr, sizeof(ptr->addr));
  85                         return ptr;
  86                 }
  87
  88         return NULL;
  89 }
  90
  91 /*
  92  * Get list element containing socket s. Called by sw_send* "syscalls".
  93  */
  94
  95 static struct sock_list *list_elem_from_socket(int s)
  96 {
  97         struct sock_list *ptr;
  98
  99         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
 100                 if (ptr->s == s) {
 101                         return ptr;
 102                 }
 103
 104         return NULL;
 105 }
 106
 107 /*
 108  * Get list element containing address addr. Called by sw_bind "syscall".
 109  */
 110
 111 static struct sock_list *list_elem_from_address(__CONST_SOCKADDR_ARG addr)
 112 {
 113         struct sock_list *ptr;
 114
 115         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next) {
 116                 if (ptr->bind_state == STATE_NOTBOUND)
 117                         continue;
 118                 if (memcmp(&ptr->addr, addr, sizeof(addr)) == 0)
 119                         return ptr;
 120         }
 121
 122         return NULL;
 123 }
 124
 125 static struct sock_list *list_unlink_socket(int s)
 126 {
 127         struct sock_list *ptr;
 128
 129         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
 130                 if (ptr->s == s) {
 131                         ptr->next->prev = ptr->prev;
 132                         ptr->prev->next = ptr->next;
 133                         ptr->next = ptr;
 134                         ptr->prev = ptr;
 135                         return ptr;
 136                 }
 137
 138         return NULL;
 139 }
 140
 141 /*
 142  * Remove socket from list. Called by sw_close "syscall".
 143  */
 144
 145 static int list_remove_socket(int s)
 146 {
 147         struct sock_list *ptr;
 148
 149         ptr = list_unlink_socket(s);
 150         if (ptr == NULL)
 151                 return -1;
 152
 153         free(ptr);
 154         return 0;
 155 }
 156
 157 static int list_socket_is_bound(int s)
 158 {
 159         struct sock_list *ptr;
 160
 161         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
 162                 if (ptr->s == s) {
 163                         if (ptr->bind_state == STATE_BOUND)
 164                                 return 1;
 165                         break;
 166                 }
 167
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Create a new socket of type TYPE in domain DOMAIN, using
 173  * protocol PROTOCOL.  If PROTOCOL is zero, one is chosen automatically.
 174  * Returns a file descriptor for the new socket, or -1 for errors.
 175  *
 176  * swift: PROTOCOL is IPPROTO_SWIFT. Ignore TYPE.
 177  */
 178 int sw_socket(int __domain, int __type, int __protocol)
 179 {
 180         int s;
 181         struct sock_list *list;
 182
 183         if (__domain != PF_INET || __type != SOCK_RAW || __protocol != IPPROTO_SWIFT) {
 184                 errno = EINVAL;
 185                 goto sock_err;
 186         }
 187
 188         s = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_SWIFT);
 189         if (s < 0) {
 190                 goto sock_err;
 191         }
 192
 193         list = list_add_socket(s);
 194         if (list == NULL) {
 195                 errno = ENOMEM;
 196                 goto list_add_err;
 197         }
 198
 199         /* Socket is fully open. */
 200         list->rw_state = STATE_NO_SHUT;
 201
 202         return s;
 203
 204 list_add_err:
 205         close(s);
 206 sock_err:
 207         return -1;
 208 }
 209
 210 /*
 211  * Give the socket FD the local address ADDR (which is LEN bytes long).
 212  *
 213  * swift: ADDR is of type struct sockaddr_sw.
 214  */
 215 int sw_bind(int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len)
 216 {
 217         struct sock_list *list;
 218
 219         /* Check whether address is already in use. */
 220         list = list_elem_from_address(__addr);
 221         if (list != NULL) {
 222                 errno = EADDRINUSE;
 223                 goto list_elem_err;
 224         }
 225
 226         /* Update __fd entry in socket management list. */
 227         list = list_update_socket_address(__fd, __addr);
 228         if (list == NULL) {
 229                 errno = EBADF;
 230                 goto list_update_err;
 231         }
 232
 233         return 0;
 234
 235 list_update_err:
 236 list_elem_err:
 237         return -1;
 238 }
 239
 240 /* Put the local address of FD into *ADDR and its length in *LEN.  */
 241 int sw_getsockname(int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,
 242                         socklen_t *__restrict __len)
 243 {
 244         struct sock_list *list;
 245
 246         /* Find socket in management structure. */
 247         list = list_elem_from_socket(__fd);
 248         if (list == NULL) {
 249                 errno = EBADF;
 250                 goto list_elem_err;
 251         }
 252
 253         memcpy(__addr, &list->addr, sizeof(list->addr));
 254         *__len = sizeof(list->addr);
 255
 256         return 0;
 257
 258 list_elem_err:
 259         return -1;
 260 }
 261
 262 /*
 263  * Send N bytes of BUF on socket FD to peer at address ADDR (which is
 264  * ADDR_LEN bytes long).  Returns the number sent, or -1 for errors.
 265  *
 266  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 267  * __THROW.
 268  */
 269 ssize_t sw_sendto(int __fd, __const void *__buf, size_t __n,
 270                        int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,
 271                        socklen_t __addr_len)
 272 {
 273         ssize_t bytes_sent;
 274         struct sock_list *list;
 275         struct iovec __iov[1];
 276         struct msghdr __msgh;
 277
 278         list = list_elem_from_socket(__fd);
 279         if (list == NULL) {
 280                 errno = EBADF;
 281                 goto sock_err;
 282         }
 283
 284         if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR || list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 285                 errno = ENOTCONN;
 286                 goto sock_err;
 287         }
 288 /*
 289         if (list->state == STATE_NOBOUND) {
 290                 errno = EDESTADDRREQ;
 291                 goto sock_err;
 292         }
 293  */
 294
 295         /* Specify the components of the message in an "iovec".   */
 296         __iov[0].iov_base = __buf;
 297         __iov[0].iov_len = __n;
 298
 299         /* The message header contains parameters for sendmsg.    */
 300         __msgh.msg_name = (caddr_t) __addr;
 301         __msgh.msg_namelen = sizeof(__addr);
 302         __msgh.msg_iov = __iov;
 303         __msgh.msg_iovlen = 1;
 304         __msgh.msg_control = NULL;            /* irrelevant to AF_INET */
 305         __msgh.msg_controllen = 0;            /* irrelevant to AF_INET */
 306
 307         return sendmsg(__fd, &__msgh, 0);
 308
 309 sock_err:
 310         return -1;
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Read N bytes into BUF through socket FD.
 315  * If ADDR is not NULL, fill in *ADDR_LEN bytes of it with tha address of
 316  * the sender, and store the actual size of the address in *ADDR_LEN.
 317  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 318  *
 319  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 320  * __THROW.
 321  */
 322 ssize_t sw_recvfrom(int __fd, void *__restrict __buf, size_t __n,
 323                          int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr,
 324                          socklen_t *__restrict __addr_len)
 325 {
 326         ssize_t bytes_recv;
 327
 328         /* TODO */
 329
 330         return bytes_recv;
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Send a message described MESSAGE on socket FD.
 335  * Returns the number of bytes sent, or -1 for errors.
 336  *
 337  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 338  * __THROW.
 339  */
 340 ssize_t sw_sendmsg(int __fd, __const struct msghdr *__message,
 341                         int __flags)
 342 {
 343         ssize_t bytes_sent;
 344
 345         return sendmsg(__fd, __message, __flags);
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Receive a message as described by MESSAGE from socket FD.
 350  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 351  *
 352  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 353  * __THROW.
 354  */
 355 ssize_t sw_recvmsg(int __fd, struct msghdr *__message, int __flags)
 356 {
 357         ssize_t bytes_recv;
 358
 359         /* TODO */
 360
 361         return bytes_recv;
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Put the current value for socket FD's option OPTNAME at protocol level
 366  * LEVEL into OPTVAL (which is *OPTLEN bytes long), and set *OPTLEN to the
 367  * value's actual length.  Returns 0 on success, -1 for errors.
 368  */
 369 int sw_getsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 370                        void *__restrict __optval,
 371                        socklen_t *__restrict __optlen)
 372 {
 373         /* Call classical interface of getsockopt(2). */
 374         return getsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 375 }
 376
 377 /*
 378  * Set socket FD's option OPTNAME at protocol level LEVEL
 379  * to *OPTVAL (which is OPTLEN bytes long).
 380  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 381  */
 382
 383 int sw_setsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 384                        __const void *__optval, socklen_t __optlen)
 385 {
 386         /* Call classical interface of setsockopt(2). */
 387         return setsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 388 }
 389
 390 /*
 391  * Shut down all or part of the connection open on socket FD.
 392  * HOW determines what to shut down:
 393  *   SHUT_RD   = No more receptions;
 394  *   SHUT_WR   = No more transmissions;
 395  *   SHUT_RDWR = No more receptions or transmissions.
 396  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 397  */
 398 int sw_shutdown(int __fd, int __how)
 399 {
 400         struct sock_list *list;
 401         int rc;
 402
 403         /* Find socket in management structure. */
 404         list = list_elem_from_socket(__fd);
 405         if (list == NULL) {
 406                 errno = EBADF;
 407                 goto list_elem_err;
 408         }
 409
 410         /* Check and update socket state. */
 411         if (__how == STATE_SHUT_RDWR)
 412                 list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 413         else if (__how == STATE_SHUT_WR) {
 414                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD)
 415                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 416                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR) {
 417                         errno = ENOTCONN;
 418                         goto not_conn_err;
 419                 }
 420         }
 421         else if (__how == STATE_SHUT_RD) {
 422                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR)
 423                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 424                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD) {
 425                         errno = ENOTCONN;
 426                         goto not_conn_err;
 427                 }
 428         }
 429
 430         /* Remove socket from socket management structure. */
 431         if (list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 432                 rc = list_remove_socket(__fd);
 433                 if (rc < 0) {
 434                         errno = EBADF;
 435                         goto list_unlink_err;
 436                 }
 437         }
 438
 439         /* Call classical interface of shutdown(2). */
 440         return shutdown(__fd, __how);
 441
 442 not_conn_err:
 443 list_elem_err:
 444 list_unlink_err:
 445         return -1;
 446 }
 447
 448 /*
 449  * Close file descriptor for socket FD.
 450  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 451  */
 452 int sw_close(int __fd)
 453 {
 454         int rc;
 455
 456         /* Remove socket from socket management structure. */
 457         rc = list_remove_socket(__fd);
 458         if (rc < 0) {
 459                 errno = EBADF;
 460                 goto list_unlink_err;
 461         }
 462
 463         /* Call classical interface of close(2). */
 464         return close(__fd);
 465
 466 list_unlink_err:
 467         return -1;
 468 }