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