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         return NULL;
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Get list element containing address addr. Called by sw_bind "syscall".
 108  */
 109
 110 static struct sock_list *list_elem_from_address(__CONST_SOCKADDR_ARG addr)
 111 {
 112         struct sock_list *ptr;
 113
 114         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next) {
 115                 if (ptr->bind_state == STATE_NOTBOUND)
 116                         continue;
 117                 if (memcmp(&ptr->addr, addr, sizeof(addr)) == 0)
 118                         return ptr;
 119         }
 120
 121         return NULL;
 122 }
 123
 124 static struct sock_list *list_unlink_socket(int s)
 125 {
 126         struct sock_list *ptr;
 127
 128         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
 129                 if (ptr->s == s) {
 130                         ptr->next->prev = ptr->prev;
 131                         ptr->prev->next = ptr->next;
 132                         ptr->next = ptr;
 133                         ptr->prev = ptr;
 134                         return ptr;
 135                 }
 136
 137         return NULL;
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Remove socket from list. Called by sw_close "syscall".
 142  */
 143
 144 static int list_remove_socket(int s)
 145 {
 146         struct sock_list *ptr;
 147
 148         ptr = list_unlink_socket(s);
 149         if (ptr == NULL)
 150                 return -1;
 151
 152         free(ptr);
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 static int list_socket_is_bound(int s)
 157 {
 158         struct sock_list *ptr;
 159
 160         for (ptr = sock_list_head.next; ptr != &sock_list_head; ptr = ptr->next)
 161                 if (ptr->s == s) {
 162                         if (ptr->bind_state == STATE_BOUND)
 163                                 return 1;
 164                         break;
 165                 }
 166
 167         return 0;
 168 }
 169
 170 /*
 171  * Create a new socket of type TYPE in domain DOMAIN, using
 172  * protocol PROTOCOL.  If PROTOCOL is zero, one is chosen automatically.
 173  * Returns a file descriptor for the new socket, or -1 for errors.
 174  *
 175  * swift: PROTOCOL is IPPROTO_SWIFT. Ignore TYPE.
 176  */
 177 int sw_socket(int __domain, int __type, int __protocol)
 178 {
 179         int s;
 180         struct sock_list *list;
 181
 182         if (__domain != PF_INET || __type != SOCK_DGRAM || __protocol != IPPROTO_SWIFT) {
 183                 errno = EINVAL;
 184                 goto sock_err;
 185         }
 186
 187         s = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_SWIFT);
 188         if (s < 0) {
 189                 goto sock_err;
 190         }
 191
 192         list = list_add_socket(s);
 193         if (list == NULL) {
 194                 errno = ENOMEM;
 195                 goto list_add_err;
 196         }
 197
 198         /* Socket is fully open. */
 199         list->rw_state = STATE_NO_SHUT;
 200
 201         /* Socket is not bound. */
 202         list->bind_state = STATE_NOTBOUND;
 203
 204         return s;
 205
 206 list_add_err:
 207         close(s);
 208 sock_err:
 209         return -1;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Give the socket FD the local address ADDR (which is LEN bytes long).
 214  *
 215  * swift: ADDR is of type struct sockaddr_sw.
 216  */
 217 int sw_bind(int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len)
 218 {
 219         struct sock_list *list;
 220         int rc;
 221
 222         rc = list_socket_is_bound(__fd);
 223         if (rc == 1) {
 224                 errno = EINVAL;
 225                 goto socket_bound_err;
 226         }
 227
 228         /* Check whether address is already in use. */
 229         list = list_elem_from_address(__addr);
 230         if (list != NULL) {
 231                 errno = EADDRINUSE;
 232                 goto list_elem_err;
 233         }
 234
 235         /* Update __fd entry in socket management list. */
 236         list = list_update_socket_address(__fd, __addr);
 237         if (list == NULL) {
 238                 errno = EBADF;
 239                 goto list_update_err;
 240         }
 241
 242         return 0;
 243
 244 socket_bound_err:
 245 list_update_err:
 246 list_elem_err:
 247         return -1;
 248 }
 249
 250 /* Put the local address of FD into *ADDR and its length in *LEN.  */
 251 int sw_getsockname(int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,
 252                         socklen_t *__restrict __len)
 253 {
 254         struct sock_list *list;
 255
 256         /* Find socket in management structure. */
 257         list = list_elem_from_socket(__fd);
 258         if (list == NULL) {
 259                 errno = EBADF;
 260                 goto list_elem_err;
 261         }
 262
 263         memcpy(__addr, &list->addr, sizeof(list->addr));
 264         *__len = sizeof(list->addr);
 265
 266         return 0;
 267
 268 list_elem_err:
 269         return -1;
 270 }
 271
 272 /*
 273  * Send N bytes of BUF on socket FD to peer at address ADDR (which is
 274  * ADDR_LEN bytes long).  Returns the number sent, or -1 for errors.
 275  *
 276  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 277  * __THROW.
 278  */
 279 ssize_t sw_sendto(int __fd, __const void *__buf, size_t __n,
 280                        int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,
 281                        socklen_t __addr_len)
 282 {
 283         ssize_t bytes_sent;
 284         struct sock_list *list;
 285         struct iovec __iov[1];
 286         struct msghdr __msgh;
 287
 288         list = list_elem_from_socket(__fd);
 289         if (list == NULL) {
 290                 errno = EBADF;
 291                 goto sock_err;
 292         }
 293
 294         if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR || list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 295                 errno = ENOTCONN;
 296                 goto sock_err;
 297         }
 298 /*
 299         if (list->state == STATE_NOBOUND) {
 300                 errno = EDESTADDRREQ;
 301                 goto sock_err;
 302         }
 303  */
 304
 305         /* Specify the components of the message in an "iovec".   */
 306         __iov[0].iov_base = __buf;
 307         __iov[0].iov_len = __n;
 308
 309         /* The message header contains parameters for sendmsg.    */
 310         __msgh.msg_name = (caddr_t) __addr;
 311         __msgh.msg_namelen = sizeof(__addr);
 312         __msgh.msg_iov = __iov;
 313         __msgh.msg_iovlen = 1;
 314         __msgh.msg_control = NULL;            /* irrelevant to AF_INET */
 315         __msgh.msg_controllen = 0;            /* irrelevant to AF_INET */
 316
 317         return sendmsg(__fd, &__msgh, 0);
 318
 319 sock_err:
 320         return -1;
 321 }
 322
 323 /*
 324  * Read N bytes into BUF through socket FD.
 325  * If ADDR is not NULL, fill in *ADDR_LEN bytes of it with tha address of
 326  * the sender, and store the actual size of the address in *ADDR_LEN.
 327  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 328  *
 329  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 330  * __THROW.
 331  */
 332 ssize_t sw_recvfrom(int __fd, void *__restrict __buf, size_t __n,
 333                          int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr,
 334                          socklen_t *__restrict __addr_len)
 335 {
 336         ssize_t bytes_recv;
 337
 338         /* TODO */
 339
 340         return bytes_recv;
 341 }
 342
 343 /*
 344  * Send a message described MESSAGE on socket FD.
 345  * Returns the number of bytes sent, or -1 for errors.
 346  *
 347  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 348  * __THROW.
 349  */
 350 ssize_t sw_sendmsg(int __fd, __const struct msghdr *__message,
 351                         int __flags)
 352 {
 353         ssize_t bytes_sent;
 354
 355         return sendmsg(__fd, __message, __flags);
 356 }
 357
 358 /*
 359  * Receive a message as described by MESSAGE from socket FD.
 360  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 361  *
 362  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 363  * __THROW.
 364  */
 365 ssize_t sw_recvmsg(int __fd, struct msghdr *__message, int __flags)
 366 {
 367         ssize_t bytes_recv;
 368
 369         /* TODO */
 370
 371         return bytes_recv;
 372 }
 373
 374 /*
 375  * Put the current value for socket FD's option OPTNAME at protocol level
 376  * LEVEL into OPTVAL (which is *OPTLEN bytes long), and set *OPTLEN to the
 377  * value's actual length.  Returns 0 on success, -1 for errors.
 378  */
 379 int sw_getsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 380                        void *__restrict __optval,
 381                        socklen_t *__restrict __optlen)
 382 {
 383         /* Call classical interface of getsockopt(2). */
 384         return getsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 385 }
 386
 387 /*
 388  * Set socket FD's option OPTNAME at protocol level LEVEL
 389  * to *OPTVAL (which is OPTLEN bytes long).
 390  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 391  */
 392
 393 int sw_setsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 394                        __const void *__optval, socklen_t __optlen)
 395 {
 396         /* Call classical interface of setsockopt(2). */
 397         return setsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 398 }
 399
 400 /*
 401  * Shut down all or part of the connection open on socket FD.
 402  * HOW determines what to shut down:
 403  *   SHUT_RD   = No more receptions;
 404  *   SHUT_WR   = No more transmissions;
 405  *   SHUT_RDWR = No more receptions or transmissions.
 406  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 407  */
 408 int sw_shutdown(int __fd, int __how)
 409 {
 410         struct sock_list *list;
 411         int rc;
 412
 413         /* Find socket in management structure. */
 414         list = list_elem_from_socket(__fd);
 415         if (list == NULL) {
 416                 errno = EBADF;
 417                 goto list_elem_err;
 418         }
 419
 420         /* Check and update socket state. */
 421         if (__how == STATE_SHUT_RDWR)
 422                 list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 423         else if (__how == STATE_SHUT_WR) {
 424                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD)
 425                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 426                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR) {
 427                         errno = ENOTCONN;
 428                         goto not_conn_err;
 429                 }
 430         }
 431         else if (__how == STATE_SHUT_RD) {
 432                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR)
 433                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 434                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD) {
 435                         errno = ENOTCONN;
 436                         goto not_conn_err;
 437                 }
 438         }
 439
 440         /* Remove socket from socket management structure. */
 441         if (list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 442                 rc = list_remove_socket(__fd);
 443                 if (rc < 0) {
 444                         errno = EBADF;
 445                         goto list_unlink_err;
 446                 }
 447         }
 448
 449         /* Call classical interface of shutdown(2). */
 450         return shutdown(__fd, __how);
 451
 452 not_conn_err:
 453 list_elem_err:
 454 list_unlink_err:
 455         return -1;
 456 }
 457
 458 /*
 459  * Close file descriptor for socket FD.
 460  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 461  */
 462 int sw_close(int __fd)
 463 {
 464         int rc;
 465
 466         /* Remove socket from socket management structure. */
 467         rc = list_remove_socket(__fd);
 468         if (rc < 0) {
 469                 errno = EBADF;
 470                 goto list_unlink_err;
 471         }
 472
 473         /* Call classical interface of close(2). */
 474         return close(__fd);
 475
 476 list_unlink_err:
 477         return -1;
 478 }