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         if (__domain != PF_INET || __type != SOCK_RAW || __protocol != IPPROTO_SWIFT) {
 149                 errno = EINVAL;
 150                 goto sock_err;
 151         }
 152
 153         s = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_SWIFT);
 154         if (s < 0) {
 155                 goto sock_err;
 156         }
 157
 158         list = list_add_socket(s);
 159         if (list == NULL) {
 160                 errno = ENOMEM;
 161                 goto list_add_err;
 162         }
 163
 164         /* Socket is fully open. */
 165         list->rw_state = STATE_NO_SHUT;
 166
 167         return s;
 168
 169 list_add_err:
 170         close(s);
 171 sock_err:
 172         return -1;
 173 }
 174
 175 /*
 176  * Give the socket FD the local address ADDR (which is LEN bytes long).
 177  *
 178  * swift: ADDR is of type struct sockaddr_sw.
 179  */
 180 int sw_bind(int __fd, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr, socklen_t __len)
 181 {
 182         struct sock_list *list;
 183
 184         /* Check whether address is already in use. */
 185         list = list_elem_from_address(__addr);
 186         if (list != NULL) {
 187                 errno = EADDRINUSE;
 188                 goto list_elem_err;
 189         }
 190
 191         /* Update __fd entry in socket management list. */
 192         list = list_update_socket_address(__fd, __addr);
 193         if (list == NULL) {
 194                 errno = EBADF;
 195                 goto list_update_err;
 196         }
 197
 198         return 0;
 199
 200 list_update_err:
 201 list_elem_err:
 202         return -1;
 203 }
 204
 205 /* Put the local address of FD into *ADDR and its length in *LEN.  */
 206 int sw_getsockname(int __fd, __SOCKADDR_ARG __addr,
 207                         socklen_t *__restrict __len)
 208 {
 209         /* TODO */
 210
 211         return 0;
 212 }
 213
 214 /*
 215  * Send N bytes of BUF on socket FD to peer at address ADDR (which is
 216  * ADDR_LEN bytes long).  Returns the number sent, or -1 for errors.
 217  *
 218  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 219  * __THROW.
 220  */
 221 ssize_t sw_sendto(int __fd, __const void *__buf, size_t __n,
 222                        int __flags, __CONST_SOCKADDR_ARG __addr,
 223                        socklen_t __addr_len)
 224 {
 225         ssize_t bytes_sent;
 226         struct sock_list *list;
 227         struct iovec __iov[1];
 228         struct msghdr __msgh;
 229
 230         list = list_elem_from_socket(__fd);
 231         if (list == NULL) {
 232                 errno = EBADF;
 233                 goto sock_err;
 234         }
 235
 236         if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR || list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 237                 errno = ENOTCONN;
 238                 goto sock_err;
 239         }
 240 /*
 241         if (list->state == STATE_NOBOUND) {
 242                 errno = EDESTADDRREQ;
 243                 goto sock_err;
 244         }
 245  */
 246
 247         /* Specify the components of the message in an "iovec".   */
 248         __iov[0].iov_base = __buf;
 249         __iov[0].iov_len = __n;
 250
 251         /* The message header contains parameters for sendmsg.    */
 252         __msgh.msg_name = (caddr_t) __addr;
 253         __msgh.msg_namelen = sizeof(__addr);
 254         __msgh.msg_iov = __iov;
 255         __msgh.msg_iovlen = 1;
 256         __msgh.msg_control = NULL;            /* irrelevant to AF_INET */
 257         __msgh.msg_controllen = 0;            /* irrelevant to AF_INET */
 258
 259         return sendmsg(__fd, &__msgh, 0);
 260
 261 sock_err:
 262         return -1;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Read N bytes into BUF through socket FD.
 267  * If ADDR is not NULL, fill in *ADDR_LEN bytes of it with tha address of
 268  * the sender, and store the actual size of the address in *ADDR_LEN.
 269  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 270  *
 271  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 272  * __THROW.
 273  */
 274 ssize_t sw_recvfrom(int __fd, void *__restrict __buf, size_t __n,
 275                          int __flags, __SOCKADDR_ARG __addr,
 276                          socklen_t *__restrict __addr_len)
 277 {
 278         ssize_t bytes_recv;
 279
 280         /* TODO */
 281
 282         return bytes_recv;
 283 }
 284
 285 /*
 286  * Send a message described MESSAGE on socket FD.
 287  * Returns the number of bytes sent, or -1 for errors.
 288  *
 289  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 290  * __THROW.
 291  */
 292 ssize_t sw_sendmsg(int __fd, __const struct msghdr *__message,
 293                         int __flags)
 294 {
 295         ssize_t bytes_sent;
 296
 297         return sendmsg(__fd, __message, __flags);
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Receive a message as described by MESSAGE from socket FD.
 302  * Returns the number of bytes read or -1 for errors.
 303  *
 304  * This function is a cancellation point and therefore not marked with
 305  * __THROW.
 306  */
 307 ssize_t sw_recvmsg(int __fd, struct msghdr *__message, int __flags)
 308 {
 309         ssize_t bytes_recv;
 310
 311         /* TODO */
 312
 313         return bytes_recv;
 314 }
 315
 316 /*
 317  * Put the current value for socket FD's option OPTNAME at protocol level
 318  * LEVEL into OPTVAL (which is *OPTLEN bytes long), and set *OPTLEN to the
 319  * value's actual length.  Returns 0 on success, -1 for errors.
 320  */
 321 int sw_getsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 322                        void *__restrict __optval,
 323                        socklen_t *__restrict __optlen)
 324 {
 325         /* Call classical interface of getsockopt(2). */
 326         return getsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 327 }
 328
 329 /*
 330  * Set socket FD's option OPTNAME at protocol level LEVEL
 331  * to *OPTVAL (which is OPTLEN bytes long).
 332  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 333  */
 334
 335 int sw_setsockopt(int __fd, int __level, int __optname,
 336                        __const void *__optval, socklen_t __optlen)
 337 {
 338         /* Call classical interface of setsockopt(2). */
 339         return setsockopt(__fd, __level, __optname, __optval, __optlen);
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Shut down all or part of the connection open on socket FD.
 344  * HOW determines what to shut down:
 345  *   SHUT_RD   = No more receptions;
 346  *   SHUT_WR   = No more transmissions;
 347  *   SHUT_RDWR = No more receptions or transmissions.
 348  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 349  */
 350 int sw_shutdown(int __fd, int __how)
 351 {
 352         struct sock_list *list;
 353
 354         /* Find socket in management structure. */
 355         list = list_elem_from_socket(__fd);
 356         if (list == NULL) {
 357                 errno = EBADF;
 358                 goto list_elem_err;
 359         }
 360
 361         /* Check and update socket state. */
 362         if (__how == STATE_SHUT_RDWR)
 363                 list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 364         else if (__how == STATE_SHUT_WR) {
 365                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD)
 366                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 367                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR) {
 368                         errno = ENOTCONN;
 369                         goto not_conn_err;
 370                 }
 371         }
 372         else if (__how == STATE_SHUT_RD) {
 373                 if (list->rw_state == STATE_SHUT_WR)
 374                         list->rw_state = STATE_SHUT_RDWR;
 375                 else if (list->rw_state == STATE_SHUT_RD) {
 376                         errno = ENOTCONN;
 377                         goto not_conn_err;
 378                 }
 379         }
 380
 381         /* Remove socket from socket management structure. */
 382         if (list->rw_state == STATE_SHUT_RDWR) {
 383                 list = list_unlink_socket(__fd);
 384                 if (list == NULL) {
 385                         errno = EBADF;
 386                         goto list_unlink_err;
 387                 }
 388         }
 389
 390         /* Call classical interface of shutdown(2). */
 391         return shutdown(__fd, __how);
 392
 393 not_conn_err:
 394 list_elem_err:
 395 list_unlink_err:
 396         return -1;
 397 }
 398
 399 /*
 400  * Close file descriptor for socket FD.
 401  * Returns 0 on success, -1 for errors.
 402  */
 403 int sw_close(int __fd)
 404 {
 405         struct sock_list *list;
 406
 407         /* Remove socket from socket management structure. */
 408         list = list_unlink_socket(__fd);
 409         if (list == NULL) {
 410                 errno = EBADF;
 411                 goto list_unlink_err;
 412         }
 413
 414         /* Call classical interface of close(2). */
 415         return close(__fd);
 416
 417 list_unlink_err:
 418         return -1;
 419 }