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         /* Socket is not bound. */
 203         list->bind_state = STATE_NOTBOUND;
 204
 205         return s;
 206
 207 list_add_err:
 208         close(s);
 209 sock_err:
 210         return -1;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Give the socket FD the local address ADDR (which is LEN bytes long).
 215  *
 216  * swift: ADDR is of type struct sockaddr_sw.
 217  */
 218 int sw_bind(int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len)
 219 {
 220         struct sock_list *list;
 221         int rc;
 222
 223         rc = list_socket_is_bound(__fd);
 224         if (rc == 1) {
 225                 errno = EINVAL;
 226                 goto socket_bound_err;
 227         }
 228
 229         /* Check whether address is already in use. */
 230         list = list_elem_from_address(__addr);
 231         if (list != NULL) {
 232                 errno = EADDRINUSE;
 233                 goto list_elem_err;
 234         }
 235
 236         /* Update __fd entry in socket management list. */
 237         list = list_update_socket_address(__fd, __addr);
 238         if (list == NULL) {
 239                 errno = EBADF;
 240                 goto list_update_err;
 241         }
 242
 243         return 0;
 244
 245 socket_bound_err:
 246 list_update_err:
 247 list_elem_err:
 248         return -1;
 249 }
 250
 251 /* Put the local address of FD into *ADDR and its length in *LEN.  */
 252 int sw_getsockname(int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,
 253                         socklen_t *__restrict __len)
 254 {
 255         struct sock_list *list;
 256
 257         /* Find socket in management structure. */
 258         list = list_elem_from_socket(__fd);
 259         if (list == NULL) {
 260                 errno = EBADF;
 261                 goto list_elem_err;
 262         }
 263
 264         memcpy(__addr, &list->addr, sizeof(list->addr));
 265         *__len = sizeof(list->addr);
 266
 267         return 0;
 268
 269 list_elem_err:
 270         return -1;
 271 }
 272
 273 /*
 274  * Send N bytes of BUF on socket FD to peer at address ADDR (which is
 275  * ADDR_LEN bytes long).  Returns the number sent, or -1 for errors.
 276  *
 277  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 278  * __THROW.
 279  */
 280 ssize_t sw_sendto(int __fd, __const void *__buf, size_t __n,
 281                        int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,
 282                        socklen_t __addr_len)
 283 {
 284         ssize_t bytes_sent;
 285         struct sock_list *list;
 286         struct iovec __iov[1];
 287         struct msghdr __msgh;
 288
 289         list = list_elem_from_socket(__fd);
 290         if (list == NULL) {
 291                 errno = EBADF;
 292                 goto sock_err;
 293         }
 294
 295         if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR || list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 296                 errno = ENOTCONN;
 297                 goto sock_err;
 298         }
 299 /*
 300         if (list->state == STATE_NOBOUND) {
 301                 errno = EDESTADDRREQ;
 302                 goto sock_err;
 303         }
 304  */
 305
 306         /* Specify the components of the message in an "iovec".   */
 307         __iov[0].iov_base = __buf;
 308         __iov[0].iov_len = __n;
 309
 310         /* The message header contains parameters for sendmsg.    */
 311         __msgh.msg_name = (caddr_t) __addr;
 312         __msgh.msg_namelen = sizeof(__addr);
 313         __msgh.msg_iov = __iov;
 314         __msgh.msg_iovlen = 1;
 315         __msgh.msg_control = NULL;            /* irrelevant to AF_INET */
 316         __msgh.msg_controllen = 0;            /* irrelevant to AF_INET */
 317
 318         return sendmsg(__fd, &__msgh, 0);
 319
 320 sock_err:
 321         return -1;
 322 }
 323
 324 /*
 325  * Read N bytes into BUF through socket FD.
 326  * If ADDR is not NULL, fill in *ADDR_LEN bytes of it with tha address of
 327  * the sender, and store the actual size of the address in *ADDR_LEN.
 328  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 329  *
 330  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 331  * __THROW.
 332  */
 333 ssize_t sw_recvfrom(int __fd, void *__restrict __buf, size_t __n,
 334                          int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr,
 335                          socklen_t *__restrict __addr_len)
 336 {
 337         ssize_t bytes_recv;
 338
 339         /* TODO */
 340
 341         return bytes_recv;
 342 }
 343
 344 /*
 345  * Send a message described MESSAGE on socket FD.
 346  * Returns the number of bytes sent, or -1 for errors.
 347  *
 348  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 349  * __THROW.
 350  */
 351 ssize_t sw_sendmsg(int __fd, __const struct msghdr *__message,
 352                         int __flags)
 353 {
 354         ssize_t bytes_sent;
 355
 356         return sendmsg(__fd, __message, __flags);
 357 }
 358
 359 /*
 360  * Receive a message as described by MESSAGE from socket FD.
 361  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 362  *
 363  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 364  * __THROW.
 365  */
 366 ssize_t sw_recvmsg(int __fd, struct msghdr *__message, int __flags)
 367 {
 368         ssize_t bytes_recv;
 369
 370         /* TODO */
 371
 372         return bytes_recv;
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Put the current value for socket FD's option OPTNAME at protocol level
 377  * LEVEL into OPTVAL (which is *OPTLEN bytes long), and set *OPTLEN to the
 378  * value's actual length.  Returns 0 on success, -1 for errors.
 379  */
 380 int sw_getsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 381                        void *__restrict __optval,
 382                        socklen_t *__restrict __optlen)
 383 {
 384         /* Call classical interface of getsockopt(2). */
 385         return getsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Set socket FD's option OPTNAME at protocol level LEVEL
 390  * to *OPTVAL (which is OPTLEN bytes long).
 391  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 392  */
 393
 394 int sw_setsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 395                        __const void *__optval, socklen_t __optlen)
 396 {
 397         /* Call classical interface of setsockopt(2). */
 398         return setsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 399 }
 400
 401 /*
 402  * Shut down all or part of the connection open on socket FD.
 403  * HOW determines what to shut down:
 404  *   SHUT_RD   = No more receptions;
 405  *   SHUT_WR   = No more transmissions;
 406  *   SHUT_RDWR = No more receptions or transmissions.
 407  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 408  */
 409 int sw_shutdown(int __fd, int __how)
 410 {
 411         struct sock_list *list;
 412         int rc;
 413
 414         /* Find socket in management structure. */
 415         list = list_elem_from_socket(__fd);
 416         if (list == NULL) {
 417                 errno = EBADF;
 418                 goto list_elem_err;
 419         }
 420
 421         /* Check and update socket state. */
 422         if (__how == STATE_SHUT_RDWR)
 423                 list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 424         else if (__how == STATE_SHUT_WR) {
 425                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD)
 426                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 427                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR) {
 428                         errno = ENOTCONN;
 429                         goto not_conn_err;
 430                 }
 431         }
 432         else if (__how == STATE_SHUT_RD) {
 433                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR)
 434                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 435                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD) {
 436                         errno = ENOTCONN;
 437                         goto not_conn_err;
 438                 }
 439         }
 440
 441         /* Remove socket from socket management structure. */
 442         if (list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 443                 rc = list_remove_socket(__fd);
 444                 if (rc < 0) {
 445                         errno = EBADF;
 446                         goto list_unlink_err;
 447                 }
 448         }
 449
 450         /* Call classical interface of shutdown(2). */
 451         return shutdown(__fd, __how);
 452
 453 not_conn_err:
 454 list_elem_err:
 455 list_unlink_err:
 456         return -1;
 457 }
 458
 459 /*
 460  * Close file descriptor for socket FD.
 461  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 462  */
 463 int sw_close(int __fd)
 464 {
 465         int rc;
 466
 467         /* Remove socket from socket management structure. */
 468         rc = list_remove_socket(__fd);
 469         if (rc < 0) {
 470                 errno = EBADF;
 471                 goto list_unlink_err;
 472         }
 473
 474         /* Call classical interface of close(2). */
 475         return close(__fd);
 476
 477 list_unlink_err:
 478         return -1;
 479 }