// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*
 *  TUN - Universal TUN/TAP device driver.
 *  Copyright (C) 1999-2002 Maxim Krasnyansky <maxk@qualcomm.com>
 *
 *  $Id: tun.c,v 1.15 2002/03/01 02:44:24 maxk Exp $
 */

/*
 *  Changes:
 *
 *  Mike Kershaw <dragorn@kismetwireless.net> 2005/08/14
 *    Add TUNSETLINK ioctl to set the link encapsulation
 *
 *  Mark Smith <markzzzsmith@yahoo.com.au>
 *    Use eth_random_addr() for tap MAC address.
 *
 *  Harald Roelle <harald.roelle@ifi.lmu.de>  2004/04/20
 *    Fixes in packet dropping, queue length setting and queue wakeup.
 *    Increased default tx queue length.
 *    Added ethtool API.
 *    Minor cleanups
 *
 *  Daniel Podlejski <underley@underley.eu.org>
 *    Modifications for 2.3.99-pre5 kernel.
 */

#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt

#define DRV_NAME "tun"
#define DRV_VERSION "1.6"
#define DRV_DESCRIPTION "Universal TUN/TAP device driver"
#define DRV_COPYRIGHT "(C) 1999-2004 Max Krasnyansky <maxk@qualcomm.com>"

#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/sched/signal.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/ethtool.h>
#include <linux/rtnetlink.h>
#include <linux/compat.h>
#include <linux/if.h>
#include <linux/if_arp.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/if_tun.h>
#include <linux/if_vlan.h>
#include <linux/crc32.h>
#include <linux/math.h>
#include <linux/nsproxy.h>
#include <linux/virtio_net.h>
#include <linux/rcupdate.h>
#include <net/net_namespace.h>
#include <net/netns/generic.h>
#include <net/rtnetlink.h>
#include <net/sock.h>
#include <net/xdp.h>
#include <net/ip_tunnels.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/uio.h>
#include <linux/skb_array.h>
#include <linux/bpf.h>
#include <linux/bpf_trace.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/ieee802154.h>
#include <uapi/linux/if_ltalk.h>
#include <uapi/linux/if_fddi.h>
#include <uapi/linux/if_hippi.h>
#include <uapi/linux/if_fc.h>
#include <net/ax25.h>
#include <net/rose.h>
#include <net/6lowpan.h>
#include <net/rps.h>

#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/proc_fs.h>

#include "tun_vnet.h"

static void tun_default_link_ksettings(struct net_device *dev,
           struct ethtool_link_ksettings *cmd);

#define TUN_RX_PAD (NET_IP_ALIGN + NET_SKB_PAD)

/* TUN device flags */

/* IFF_ATTACH_QUEUE is never stored in device flags,
 * overload it to mean fasync when stored there.
 */
#define TUN_FASYNC IFF_ATTACH_QUEUE

#define TUN_FEATURES (IFF_NO_PI | IFF_ONE_QUEUE | IFF_VNET_HDR | \
        IFF_MULTI_QUEUE | IFF_NAPI | IFF_NAPI_FRAGS)

#define GOODCOPY_LEN 128

#define FLT_EXACT_COUNT 8
struct tap_filter {
 unsigned int    count;    /* Number of addrs. Zero means disabled */
 u32             mask[2];  /* Mask of the hashed addrs */
 unsigned char addr[FLT_EXACT_COUNT][ETH_ALEN];
};

/* MAX_TAP_QUEUES 256 is chosen to allow rx/tx queues to be equal
 * to max number of VCPUs in guest. */
#define MAX_TAP_QUEUES 256
#define MAX_TAP_FLOWS  4096

#define TUN_FLOW_EXPIRE (3 * HZ)

/* A tun_file connects an open character device to a tuntap netdevice. It
 * also contains all socket related structures (except sock_fprog and tap_filter)
 * to serve as one transmit queue for tuntap device. The sock_fprog and
 * tap_filter were kept in tun_struct since they were used for filtering for the
 * netdevice not for a specific queue (at least I didn't see the requirement for
 * this).
 *
 * RCU usage:
 * The tun_file and tun_struct are loosely coupled, the pointer from one to the
 * other can only be read while rcu_read_lock or rtnl_lock is held.
 */
struct tun_file {
 struct sock sk;
 struct socket socket;
 struct tun_struct __rcu *tun;
 struct fasync_struct *fasync;
 /* only used for fasnyc */
 unsigned int flags;
 union {
  u16 queue_index;
  unsigned int ifindex;
 };
 struct napi_struct napi;
 bool napi_enabled;
 bool napi_frags_enabled;
 struct mutex napi_mutex; /* Protects access to the above napi */
 struct list_head next;
 struct tun_struct *detached;
 struct ptr_ring tx_ring;
 struct xdp_rxq_info xdp_rxq;
};

struct tun_page {
 struct page *page;
 int count;
};

struct tun_flow_entry {
 struct hlist_node hash_link;
 struct rcu_head rcu;
 struct tun_struct *tun;

 u32 rxhash;
 u32 rps_rxhash;
 int queue_index;
 unsigned long updated ____cacheline_aligned_in_smp;
};

#define TUN_NUM_FLOW_ENTRIES 1024
#define TUN_MASK_FLOW_ENTRIES (TUN_NUM_FLOW_ENTRIES - 1)

struct tun_prog {
 struct rcu_head rcu;
 struct bpf_prog *prog;
};

/* Since the socket were moved to tun_file, to preserve the behavior of persist
 * device, socket filter, sndbuf and vnet header size were restore when the
 * file were attached to a persist device.
 */
struct tun_struct {
 struct tun_file __rcu *tfiles[MAX_TAP_QUEUES];
 unsigned int            numqueues;
 unsigned int   flags;
 kuid_t   owner;
 kgid_t   group;

 struct net_device *dev;
 netdev_features_t set_features;
#define TUN_USER_FEATURES (NETIF_F_HW_CSUM|NETIF_F_TSO_ECN|NETIF_F_TSO| \
     NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_GSO_UDP_L4 | \
     NETIF_F_GSO_UDP_TUNNEL | NETIF_F_GSO_UDP_TUNNEL_CSUM)

 int   align;
 int   vnet_hdr_sz;
 int   sndbuf;
 struct tap_filter txflt;
 struct sock_fprog fprog;
 /* protected by rtnl lock */
 bool   filter_attached;
 u32   msg_enable;
 spinlock_t lock;
 struct hlist_head flows[TUN_NUM_FLOW_ENTRIES];
 struct timer_list flow_gc_timer;
 unsigned long ageing_time;
 unsigned int numdisabled;
 struct list_head disabled;
 void *security;
 u32 flow_count;
 u32 rx_batched;
 atomic_long_t rx_frame_errors;
 struct bpf_prog __rcu *xdp_prog;
 struct tun_prog __rcu *steering_prog;
 struct tun_prog __rcu *filter_prog;
 struct ethtool_link_ksettings link_ksettings;
 /* init args */
 struct file *file;
 struct ifreq *ifr;
};

struct veth {
 __be16 h_vlan_proto;
 __be16 h_vlan_TCI;
};

static void tun_flow_init(struct tun_struct *tun);
static void tun_flow_uninit(struct tun_struct *tun);

static int tun_napi_receive(struct napi_struct *napi, int budget)
{
 struct tun_file *tfile = container_of(napi, struct tun_file, napi);
 struct sk_buff_head *queue = &tfile->sk.sk_write_queue;
 struct sk_buff_head process_queue;
 struct sk_buff *skb;
 int received = 0;

 __skb_queue_head_init(&process_queue);

 spin_lock(&queue->lock);
 skb_queue_splice_tail_init(queue, &process_queue);
 spin_unlock(&queue->lock);

 while (received < budget && (skb = __skb_dequeue(&process_queue))) {
  napi_gro_receive(napi, skb);
  ++received;
 }

 if (!skb_queue_empty(&process_queue)) {
  spin_lock(&queue->lock);
  skb_queue_splice(&process_queue, queue);
  spin_unlock(&queue->lock);
 }

 return received;
}

static int tun_napi_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
{
 unsigned int received;

 received = tun_napi_receive(napi, budget);

 if (received < budget)
  napi_complete_done(napi, received);

 return received;
}

static void tun_napi_init(struct tun_struct *tun, struct tun_file *tfile,
     bool napi_en, bool napi_frags)
{
 tfile->napi_enabled = napi_en;
 tfile->napi_frags_enabled = napi_en && napi_frags;
 if (napi_en) {
  netif_napi_add_tx(tun->dev, &tfile->napi, tun_napi_poll);
  napi_enable(&tfile->napi);
 }
}

static void tun_napi_enable(struct tun_file *tfile)
{
 if (tfile->napi_enabled)
  napi_enable(&tfile->napi);
}

static void tun_napi_disable(struct tun_file *tfile)
{
 if (tfile->napi_enabled)
  napi_disable(&tfile->napi);
}

static void tun_napi_del(struct tun_file *tfile)
{
 if (tfile->napi_enabled)
  netif_napi_del(&tfile->napi);
}

static bool tun_napi_frags_enabled(const struct tun_file *tfile)
{
 return tfile->napi_frags_enabled;
}

static inline u32 tun_hashfn(u32 rxhash)
{
 return rxhash & TUN_MASK_FLOW_ENTRIES;
}

static struct tun_flow_entry *tun_flow_find(struct hlist_head *head, u32 rxhash)
{
 struct tun_flow_entry *e;

 hlist_for_each_entry_rcu(e, head, hash_link) {
  if (e->rxhash == rxhash)
   return e;
 }
 return NULL;
}

static struct tun_flow_entry *tun_flow_create(struct tun_struct *tun,
           struct hlist_head *head,
           u32 rxhash, u16 queue_index)
{
 struct tun_flow_entry *e = kmalloc(sizeof(*e), GFP_ATOMIC);

 if (e) {
  netif_info(tun, tx_queued, tun->dev,
      "create flow: hash %u index %u\n",
      rxhash, queue_index);
  e->updated = jiffies;
  e->rxhash = rxhash;
  e->rps_rxhash = 0;
  e->queue_index = queue_index;
  e->tun = tun;
  hlist_add_head_rcu(&e->hash_link, head);
  ++tun->flow_count;
 }
 return e;
}

static void tun_flow_delete(struct tun_struct *tun, struct tun_flow_entry *e)
{
 netif_info(tun, tx_queued, tun->dev, "delete flow: hash %u index %u\n",
     e->rxhash, e->queue_index);
 hlist_del_rcu(&e->hash_link);
 kfree_rcu(e, rcu);
 --tun->flow_count;
}

static void tun_flow_flush(struct tun_struct *tun)
{
 int i;

 spin_lock_bh(&tun->lock);
 for (i = 0; i < TUN_NUM_FLOW_ENTRIES; i++) {
  struct tun_flow_entry *e;
  struct hlist_node *n;

  hlist_for_each_entry_safe(e, n, &tun->flows[i], hash_link)
   tun_flow_delete(tun, e);
 }
 spin_unlock_bh(&tun->lock);
}

static void tun_flow_delete_by_queue(struct tun_struct *tun, u16 queue_index)
{
 int i;

 spin_lock_bh(&tun->lock);
 for (i = 0; i < TUN_NUM_FLOW_ENTRIES; i++) {
  struct tun_flow_entry *e;
  struct hlist_node *n;

  hlist_for_each_entry_safe(e, n, &tun->flows[i], hash_link) {
   if (e->queue_index == queue_index)
    tun_flow_delete(tun, e);
  }
 }
 spin_unlock_bh(&tun->lock);
}

static void tun_flow_cleanup(struct timer_list *t)
{
 struct tun_struct *tun = timer_container_of(tun, t, flow_gc_timer);
 unsigned long delay = tun->ageing_time;
 unsigned long next_timer = jiffies + delay;
 unsigned long count = 0;
 int i;

 spin_lock(&tun->lock);
 for (i = 0; i < TUN_NUM_FLOW_ENTRIES; i++) {
  struct tun_flow_entry *e;
  struct hlist_node *n;

  hlist_for_each_entry_safe(e, n, &tun->flows[i], hash_link) {
   unsigned long this_timer;

   this_timer = e->updated + delay;
   if (time_before_eq(this_timer, jiffies)) {
    tun_flow_delete(tun, e);
    continue;
   }
   count++;
   if (time_before(this_timer, next_timer))
    next_timer = this_timer;
  }
 }

 if (count)
  mod_timer(&tun->flow_gc_timer, round_jiffies_up(next_timer));
 spin_unlock(&tun->lock);
}

static void tun_flow_update(struct tun_struct *tun, u32 rxhash,
       struct tun_file *tfile)
{
 struct hlist_head *head;
 struct tun_flow_entry *e;
 unsigned long delay = tun->ageing_time;
 u16 queue_index = tfile->queue_index;

 head = &tun->flows[tun_hashfn(rxhash)];

 rcu_read_lock();

 e = tun_flow_find(head, rxhash);
 if (likely(e)) {
  /* TODO: keep queueing to old queue until it's empty? */
  if (READ_ONCE(e->queue_index) != queue_index)
   WRITE_ONCE(e->queue_index, queue_index);
  if (e->updated != jiffies)
   e->updated = jiffies;
  sock_rps_record_flow_hash(e->rps_rxhash);
 } else {
  spin_lock_bh(&tun->lock);
  if (!tun_flow_find(head, rxhash) &&
      tun->flow_count < MAX_TAP_FLOWS)
   tun_flow_create(tun, head, rxhash, queue_index);

  if (!timer_pending(&tun->flow_gc_timer))
   mod_timer(&tun->flow_gc_timer,
      round_jiffies_up(jiffies + delay));
  spin_unlock_bh(&tun->lock);
 }

 rcu_read_unlock();
}

/* Save the hash received in the stack receive path and update the
 * flow_hash table accordingly.
 */
static inline void tun_flow_save_rps_rxhash(struct tun_flow_entry *e, u32 hash)
{
 if (unlikely(e->rps_rxhash != hash))
  e->rps_rxhash = hash;
}

/* We try to identify a flow through its rxhash. The reason that
 * we do not check rxq no. is because some cards(e.g 82599), chooses
 * the rxq based on the txq where the last packet of the flow comes. As
 * the userspace application move between processors, we may get a
 * different rxq no. here.
 */
static u16 tun_automq_select_queue(struct tun_struct *tun, struct sk_buff *skb)
{
 struct tun_flow_entry *e;
 u32 txq, numqueues;

 numqueues = READ_ONCE(tun->numqueues);

 txq = __skb_get_hash_symmetric(skb);
 e = tun_flow_find(&tun->flows[tun_hashfn(txq)], txq);
 if (e) {
  tun_flow_save_rps_rxhash(e, txq);
  txq = e->queue_index;
 } else {
  txq = reciprocal_scale(txq, numqueues);
 }

 return txq;
}

static u16 tun_ebpf_select_queue(struct tun_struct *tun, struct sk_buff *skb)
{
 struct tun_prog *prog;
 u32 numqueues;
 u16 ret = 0;

 numqueues = READ_ONCE(tun->numqueues);
 if (!numqueues)
  return 0;

 prog = rcu_dereference(tun->steering_prog);
 if (prog)
  ret = bpf_prog_run_clear_cb(prog->prog, skb);

 return ret % numqueues;
}

static u16 tun_select_queue(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb,
       struct net_device *sb_dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);
 u16 ret;

 rcu_read_lock();
 if (rcu_dereference(tun->steering_prog))
  ret = tun_ebpf_select_queue(tun, skb);
 else
  ret = tun_automq_select_queue(tun, skb);
 rcu_read_unlock();

 return ret;
}

static inline bool tun_not_capable(struct tun_struct *tun)
{
 const struct cred *cred = current_cred();
 struct net *net = dev_net(tun->dev);

 return ((uid_valid(tun->owner) && !uid_eq(cred->euid, tun->owner)) ||
  (gid_valid(tun->group) && !in_egroup_p(tun->group))) &&
  !ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_ADMIN);
}

static void tun_set_real_num_queues(struct tun_struct *tun)
{
 netif_set_real_num_tx_queues(tun->dev, tun->numqueues);
 netif_set_real_num_rx_queues(tun->dev, tun->numqueues);
}

static void tun_disable_queue(struct tun_struct *tun, struct tun_file *tfile)
{
 tfile->detached = tun;
 list_add_tail(&tfile->next, &tun->disabled);
 ++tun->numdisabled;
}

static struct tun_struct *tun_enable_queue(struct tun_file *tfile)
{
 struct tun_struct *tun = tfile->detached;

 tfile->detached = NULL;
 list_del_init(&tfile->next);
 --tun->numdisabled;
 return tun;
}

void tun_ptr_free(void *ptr)
{
 if (!ptr)
  return;
 if (tun_is_xdp_frame(ptr)) {
  struct xdp_frame *xdpf = tun_ptr_to_xdp(ptr);

  xdp_return_frame(xdpf);
 } else {
  __skb_array_destroy_skb(ptr);
 }
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(tun_ptr_free);

static void tun_queue_purge(struct tun_file *tfile)
{
 void *ptr;

 while ((ptr = ptr_ring_consume(&tfile->tx_ring)) != NULL)
  tun_ptr_free(ptr);

 skb_queue_purge(&tfile->sk.sk_write_queue);
 skb_queue_purge(&tfile->sk.sk_error_queue);
}

static void __tun_detach(struct tun_file *tfile, bool clean)
{
 struct tun_file *ntfile;
 struct tun_struct *tun;

 tun = rtnl_dereference(tfile->tun);

 if (tun && clean) {
  if (!tfile->detached)
   tun_napi_disable(tfile);
  tun_napi_del(tfile);
 }

 if (tun && !tfile->detached) {
  u16 index = tfile->queue_index;
  BUG_ON(index >= tun->numqueues);

  rcu_assign_pointer(tun->tfiles[index],
       tun->tfiles[tun->numqueues - 1]);
  ntfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[index]);
  ntfile->queue_index = index;
  ntfile->xdp_rxq.queue_index = index;
  rcu_assign_pointer(tun->tfiles[tun->numqueues - 1],
       NULL);

  --tun->numqueues;
  if (clean) {
   RCU_INIT_POINTER(tfile->tun, NULL);
   sock_put(&tfile->sk);
  } else {
   tun_disable_queue(tun, tfile);
   tun_napi_disable(tfile);
  }

  synchronize_net();
  tun_flow_delete_by_queue(tun, tun->numqueues + 1);
  /* Drop read queue */
  tun_queue_purge(tfile);
  tun_set_real_num_queues(tun);
 } else if (tfile->detached && clean) {
  tun = tun_enable_queue(tfile);
  sock_put(&tfile->sk);
 }

 if (clean) {
  if (tun && tun->numqueues == 0 && tun->numdisabled == 0) {
   netif_carrier_off(tun->dev);

   if (!(tun->flags & IFF_PERSIST) &&
       tun->dev->reg_state == NETREG_REGISTERED)
    unregister_netdevice(tun->dev);
  }
  if (tun)
   xdp_rxq_info_unreg(&tfile->xdp_rxq);
  ptr_ring_cleanup(&tfile->tx_ring, tun_ptr_free);
 }
}

static void tun_detach(struct tun_file *tfile, bool clean)
{
 struct tun_struct *tun;
 struct net_device *dev;

 rtnl_lock();
 tun = rtnl_dereference(tfile->tun);
 dev = tun ? tun->dev : NULL;
 __tun_detach(tfile, clean);
 if (dev)
  netdev_state_change(dev);
 rtnl_unlock();

 if (clean)
  sock_put(&tfile->sk);
}

static void tun_detach_all(struct net_device *dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);
 struct tun_file *tfile, *tmp;
 int i, n = tun->numqueues;

 for (i = 0; i < n; i++) {
  tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
  BUG_ON(!tfile);
  tun_napi_disable(tfile);
  tfile->socket.sk->sk_shutdown = RCV_SHUTDOWN;
  tfile->socket.sk->sk_data_ready(tfile->socket.sk);
  RCU_INIT_POINTER(tfile->tun, NULL);
  --tun->numqueues;
 }
 list_for_each_entry(tfile, &tun->disabled, next) {
  tfile->socket.sk->sk_shutdown = RCV_SHUTDOWN;
  tfile->socket.sk->sk_data_ready(tfile->socket.sk);
  RCU_INIT_POINTER(tfile->tun, NULL);
 }
 BUG_ON(tun->numqueues != 0);

 synchronize_net();
 for (i = 0; i < n; i++) {
  tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
  tun_napi_del(tfile);
  /* Drop read queue */
  tun_queue_purge(tfile);
  xdp_rxq_info_unreg(&tfile->xdp_rxq);
  sock_put(&tfile->sk);
 }
 list_for_each_entry_safe(tfile, tmp, &tun->disabled, next) {
  tun_napi_del(tfile);
  tun_enable_queue(tfile);
  tun_queue_purge(tfile);
  xdp_rxq_info_unreg(&tfile->xdp_rxq);
  sock_put(&tfile->sk);
 }
 BUG_ON(tun->numdisabled != 0);

 if (tun->flags & IFF_PERSIST)
  module_put(THIS_MODULE);
}

static int tun_attach(struct tun_struct *tun, struct file *file,
        bool skip_filter, bool napi, bool napi_frags,
        bool publish_tun)
{
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct net_device *dev = tun->dev;
 int err;

 err = security_tun_dev_attach(tfile->socket.sk, tun->security);
 if (err < 0)
  goto out;

 err = -EINVAL;
 if (rtnl_dereference(tfile->tun) && !tfile->detached)
  goto out;

 err = -EBUSY;
 if (!(tun->flags & IFF_MULTI_QUEUE) && tun->numqueues == 1)
  goto out;

 err = -E2BIG;
 if (!tfile->detached &&
     tun->numqueues + tun->numdisabled == MAX_TAP_QUEUES)
  goto out;

 err = 0;

 /* Re-attach the filter to persist device */
 if (!skip_filter && (tun->filter_attached == true)) {
  lock_sock(tfile->socket.sk);
  err = sk_attach_filter(&tun->fprog, tfile->socket.sk);
  release_sock(tfile->socket.sk);
  if (!err)
   goto out;
 }

 if (!tfile->detached &&
     ptr_ring_resize(&tfile->tx_ring, dev->tx_queue_len,
       GFP_KERNEL, tun_ptr_free)) {
  err = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 tfile->queue_index = tun->numqueues;
 tfile->socket.sk->sk_shutdown &= ~RCV_SHUTDOWN;

 if (tfile->detached) {
  /* Re-attach detached tfile, updating XDP queue_index */
  WARN_ON(!xdp_rxq_info_is_reg(&tfile->xdp_rxq));

  if (tfile->xdp_rxq.queue_index    != tfile->queue_index)
   tfile->xdp_rxq.queue_index = tfile->queue_index;
 } else {
  /* Setup XDP RX-queue info, for new tfile getting attached */
  err = xdp_rxq_info_reg(&tfile->xdp_rxq,
           tun->dev, tfile->queue_index, 0);
  if (err < 0)
   goto out;
  err = xdp_rxq_info_reg_mem_model(&tfile->xdp_rxq,
       MEM_TYPE_PAGE_SHARED, NULL);
  if (err < 0) {
   xdp_rxq_info_unreg(&tfile->xdp_rxq);
   goto out;
  }
  err = 0;
 }

 if (tfile->detached) {
  tun_enable_queue(tfile);
  tun_napi_enable(tfile);
 } else {
  sock_hold(&tfile->sk);
  tun_napi_init(tun, tfile, napi, napi_frags);
 }

 if (rtnl_dereference(tun->xdp_prog))
  sock_set_flag(&tfile->sk, SOCK_XDP);

 /* device is allowed to go away first, so no need to hold extra
  * refcnt.
 */

 /* Publish tfile->tun and tun->tfiles only after we've fully
  * initialized tfile; otherwise we risk using half-initialized
  * object.
 */
 if (publish_tun)
  rcu_assign_pointer(tfile->tun, tun);
 rcu_assign_pointer(tun->tfiles[tun->numqueues], tfile);
 tun->numqueues++;
 tun_set_real_num_queues(tun);
out:
 return err;
}

static struct tun_struct *tun_get(struct tun_file *tfile)
{
 struct tun_struct *tun;

 rcu_read_lock();
 tun = rcu_dereference(tfile->tun);
 if (tun)
  dev_hold(tun->dev);
 rcu_read_unlock();

 return tun;
}

static void tun_put(struct tun_struct *tun)
{
 dev_put(tun->dev);
}

/* TAP filtering */
static void addr_hash_set(u32 *mask, const u8 *addr)
{
 int n = ether_crc(ETH_ALEN, addr) >> 26;
 mask[n >> 5] |= (1 << (n & 31));
}

static unsigned int addr_hash_test(const u32 *mask, const u8 *addr)
{
 int n = ether_crc(ETH_ALEN, addr) >> 26;
 return mask[n >> 5] & (1 << (n & 31));
}

static int update_filter(struct tap_filter *filter, void __user *arg)
{
 struct { u8 u[ETH_ALEN]; } *addr;
 struct tun_filter uf;
 int err, alen, n, nexact;

 if (copy_from_user(&uf, arg, sizeof(uf)))
  return -EFAULT;

 if (!uf.count) {
  /* Disabled */
  filter->count = 0;
  return 0;
 }

 alen = ETH_ALEN * uf.count;
 addr = memdup_user(arg + sizeof(uf), alen);
 if (IS_ERR(addr))
  return PTR_ERR(addr);

 /* The filter is updated without holding any locks. Which is
  * perfectly safe. We disable it first and in the worst
 * case we'll accept a few undesired packets. */
 filter->count = 0;
 wmb();

 /* Use first set of addresses as an exact filter */
 for (n = 0; n < uf.count && n < FLT_EXACT_COUNT; n++)
  memcpy(filter->addr[n], addr[n].u, ETH_ALEN);

 nexact = n;

 /* Remaining multicast addresses are hashed,
 * unicast will leave the filter disabled. */
 memset(filter->mask, 0, sizeof(filter->mask));
 for (; n < uf.count; n++) {
  if (!is_multicast_ether_addr(addr[n].u)) {
   err = 0; /* no filter */
   goto free_addr;
  }
  addr_hash_set(filter->mask, addr[n].u);
 }

 /* For ALLMULTI just set the mask to all ones.
 * This overrides the mask populated above. */
 if ((uf.flags & TUN_FLT_ALLMULTI))
  memset(filter->mask, ~0, sizeof(filter->mask));

 /* Now enable the filter */
 wmb();
 filter->count = nexact;

 /* Return the number of exact filters */
 err = nexact;
free_addr:
 kfree(addr);
 return err;
}

/* Returns: 0 - drop, !=0 - accept */
static int run_filter(struct tap_filter *filter, const struct sk_buff *skb)
{
 /* Cannot use eth_hdr(skb) here because skb_mac_hdr() is incorrect
 * at this point. */
 struct ethhdr *eh = (struct ethhdr *) skb->data;
 int i;

 /* Exact match */
 for (i = 0; i < filter->count; i++)
  if (ether_addr_equal(eh->h_dest, filter->addr[i]))
   return 1;

 /* Inexact match (multicast only) */
 if (is_multicast_ether_addr(eh->h_dest))
  return addr_hash_test(filter->mask, eh->h_dest);

 return 0;
}

/*
 * Checks whether the packet is accepted or not.
 * Returns: 0 - drop, !=0 - accept
 */
static int check_filter(struct tap_filter *filter, const struct sk_buff *skb)
{
 if (!filter->count)
  return 1;

 return run_filter(filter, skb);
}

/* Network device part of the driver */

static const struct ethtool_ops tun_ethtool_ops;

static int tun_net_init(struct net_device *dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);
 struct ifreq *ifr = tun->ifr;
 int err;

 spin_lock_init(&tun->lock);

 err = security_tun_dev_alloc_security(&tun->security);
 if (err < 0)
  return err;

 tun_flow_init(tun);

 dev->pcpu_stat_type = NETDEV_PCPU_STAT_TSTATS;
 dev->hw_features = NETIF_F_SG | NETIF_F_FRAGLIST |
      TUN_USER_FEATURES | NETIF_F_HW_VLAN_CTAG_TX |
      NETIF_F_HW_VLAN_STAG_TX;
 dev->hw_enc_features = dev->hw_features;
 dev->features = dev->hw_features;
 dev->vlan_features = dev->features &
        ~(NETIF_F_HW_VLAN_CTAG_TX |
          NETIF_F_HW_VLAN_STAG_TX);
 dev->lltx = true;

 tun->flags = (tun->flags & ~TUN_FEATURES) |
        (ifr->ifr_flags & TUN_FEATURES);

 INIT_LIST_HEAD(&tun->disabled);
 err = tun_attach(tun, tun->file, false, ifr->ifr_flags & IFF_NAPI,
    ifr->ifr_flags & IFF_NAPI_FRAGS, false);
 if (err < 0) {
  tun_flow_uninit(tun);
  security_tun_dev_free_security(tun->security);
  return err;
 }
 return 0;
}

/* Net device detach from fd. */
static void tun_net_uninit(struct net_device *dev)
{
 tun_detach_all(dev);
}

/* Net device open. */
static int tun_net_open(struct net_device *dev)
{
 netif_tx_start_all_queues(dev);

 return 0;
}

/* Net device close. */
static int tun_net_close(struct net_device *dev)
{
 netif_tx_stop_all_queues(dev);
 return 0;
}

/* Net device start xmit */
static void tun_automq_xmit(struct tun_struct *tun, struct sk_buff *skb)
{
#ifdef CONFIG_RPS
 if (tun->numqueues == 1 && static_branch_unlikely(&rps_needed)) {
  /* Select queue was not called for the skbuff, so we extract the
   * RPS hash and save it into the flow_table here.
 */
  struct tun_flow_entry *e;
  __u32 rxhash;

  rxhash = __skb_get_hash_symmetric(skb);
  e = tun_flow_find(&tun->flows[tun_hashfn(rxhash)], rxhash);
  if (e)
   tun_flow_save_rps_rxhash(e, rxhash);
 }
#endif
}

static unsigned int run_ebpf_filter(struct tun_struct *tun,
        struct sk_buff *skb,
        int len)
{
 struct tun_prog *prog = rcu_dereference(tun->filter_prog);

 if (prog)
  len = bpf_prog_run_clear_cb(prog->prog, skb);

 return len;
}

/* Net device start xmit */
static netdev_tx_t tun_net_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
 enum skb_drop_reason drop_reason = SKB_DROP_REASON_NOT_SPECIFIED;
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);
 int txq = skb->queue_mapping;
 struct netdev_queue *queue;
 struct tun_file *tfile;
 int len = skb->len;

 rcu_read_lock();
 tfile = rcu_dereference(tun->tfiles[txq]);

 /* Drop packet if interface is not attached */
 if (!tfile) {
  drop_reason = SKB_DROP_REASON_DEV_READY;
  goto drop;
 }

 if (!rcu_dereference(tun->steering_prog))
  tun_automq_xmit(tun, skb);

 netif_info(tun, tx_queued, tun->dev, "%s %d\n", __func__, skb->len);

 /* Drop if the filter does not like it.
  * This is a noop if the filter is disabled.
 * Filter can be enabled only for the TAP devices. */
 if (!check_filter(&tun->txflt, skb)) {
  drop_reason = SKB_DROP_REASON_TAP_TXFILTER;
  goto drop;
 }

 if (tfile->socket.sk->sk_filter &&
     sk_filter_reason(tfile->socket.sk, skb, &drop_reason))
  goto drop;

 len = run_ebpf_filter(tun, skb, len);
 if (len == 0) {
  drop_reason = SKB_DROP_REASON_TAP_FILTER;
  goto drop;
 }

 if (pskb_trim(skb, len)) {
  drop_reason = SKB_DROP_REASON_NOMEM;
  goto drop;
 }

 if (unlikely(skb_orphan_frags_rx(skb, GFP_ATOMIC))) {
  drop_reason = SKB_DROP_REASON_SKB_UCOPY_FAULT;
  goto drop;
 }

 skb_tx_timestamp(skb);

 /* Orphan the skb - required as we might hang on to it
  * for indefinite time.
 */
 skb_orphan(skb);

 nf_reset_ct(skb);

 if (ptr_ring_produce(&tfile->tx_ring, skb)) {
  drop_reason = SKB_DROP_REASON_FULL_RING;
  goto drop;
 }

 /* dev->lltx requires to do our own update of trans_start */
 queue = netdev_get_tx_queue(dev, txq);
 txq_trans_cond_update(queue);

 /* Notify and wake up reader process */
 if (tfile->flags & TUN_FASYNC)
  kill_fasync(&tfile->fasync, SIGIO, POLL_IN);
 tfile->socket.sk->sk_data_ready(tfile->socket.sk);

 rcu_read_unlock();
 return NETDEV_TX_OK;

drop:
 dev_core_stats_tx_dropped_inc(dev);
 skb_tx_error(skb);
 kfree_skb_reason(skb, drop_reason);
 rcu_read_unlock();
 return NET_XMIT_DROP;
}

static void tun_net_mclist(struct net_device *dev)
{
 /*
  * This callback is supposed to deal with mc filter in
  * _rx_ path and has nothing to do with the _tx_ path.
  * In rx path we always accept everything userspace gives us.
 */
}

static netdev_features_t tun_net_fix_features(struct net_device *dev,
 netdev_features_t features)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 return (features & tun->set_features) | (features & ~TUN_USER_FEATURES);
}

static void tun_set_headroom(struct net_device *dev, int new_hr)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 if (new_hr < NET_SKB_PAD)
  new_hr = NET_SKB_PAD;

 tun->align = new_hr;
}

static void
tun_net_get_stats64(struct net_device *dev, struct rtnl_link_stats64 *stats)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 dev_get_tstats64(dev, stats);

 stats->rx_frame_errors +=
  (unsigned long)atomic_long_read(&tun->rx_frame_errors);
}

static int tun_xdp_set(struct net_device *dev, struct bpf_prog *prog,
         struct netlink_ext_ack *extack)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);
 struct tun_file *tfile;
 struct bpf_prog *old_prog;
 int i;

 old_prog = rtnl_dereference(tun->xdp_prog);
 rcu_assign_pointer(tun->xdp_prog, prog);
 if (old_prog)
  bpf_prog_put(old_prog);

 for (i = 0; i < tun->numqueues; i++) {
  tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
  if (prog)
   sock_set_flag(&tfile->sk, SOCK_XDP);
  else
   sock_reset_flag(&tfile->sk, SOCK_XDP);
 }
 list_for_each_entry(tfile, &tun->disabled, next) {
  if (prog)
   sock_set_flag(&tfile->sk, SOCK_XDP);
  else
   sock_reset_flag(&tfile->sk, SOCK_XDP);
 }

 return 0;
}

static int tun_xdp(struct net_device *dev, struct netdev_bpf *xdp)
{
 switch (xdp->command) {
 case XDP_SETUP_PROG:
  return tun_xdp_set(dev, xdp->prog, xdp->extack);
 default:
  return -EINVAL;
 }
}

static int tun_net_change_carrier(struct net_device *dev, bool new_carrier)
{
 if (new_carrier) {
  struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

  if (!tun->numqueues)
   return -EPERM;

  netif_carrier_on(dev);
 } else {
  netif_carrier_off(dev);
 }
 return 0;
}

static const struct net_device_ops tun_netdev_ops = {
 .ndo_init  = tun_net_init,
 .ndo_uninit  = tun_net_uninit,
 .ndo_open  = tun_net_open,
 .ndo_stop  = tun_net_close,
 .ndo_start_xmit  = tun_net_xmit,
 .ndo_fix_features = tun_net_fix_features,
 .ndo_select_queue = tun_select_queue,
 .ndo_set_rx_headroom = tun_set_headroom,
 .ndo_get_stats64 = tun_net_get_stats64,
 .ndo_change_carrier = tun_net_change_carrier,
};

static void __tun_xdp_flush_tfile(struct tun_file *tfile)
{
 /* Notify and wake up reader process */
 if (tfile->flags & TUN_FASYNC)
  kill_fasync(&tfile->fasync, SIGIO, POLL_IN);
 tfile->socket.sk->sk_data_ready(tfile->socket.sk);
}

static int tun_xdp_xmit(struct net_device *dev, int n,
   struct xdp_frame **frames, u32 flags)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);
 struct tun_file *tfile;
 u32 numqueues;
 int nxmit = 0;
 int i;

 if (unlikely(flags & ~XDP_XMIT_FLAGS_MASK))
  return -EINVAL;

 rcu_read_lock();

resample:
 numqueues = READ_ONCE(tun->numqueues);
 if (!numqueues) {
  rcu_read_unlock();
  return -ENXIO; /* Caller will free/return all frames */
 }

 tfile = rcu_dereference(tun->tfiles[smp_processor_id() %
         numqueues]);
 if (unlikely(!tfile))
  goto resample;

 spin_lock(&tfile->tx_ring.producer_lock);
 for (i = 0; i < n; i++) {
  struct xdp_frame *xdp = frames[i];
  /* Encode the XDP flag into lowest bit for consumer to differ
   * XDP buffer from sk_buff.
 */
  void *frame = tun_xdp_to_ptr(xdp);

  if (__ptr_ring_produce(&tfile->tx_ring, frame)) {
   dev_core_stats_tx_dropped_inc(dev);
   break;
  }
  nxmit++;
 }
 spin_unlock(&tfile->tx_ring.producer_lock);

 if (flags & XDP_XMIT_FLUSH)
  __tun_xdp_flush_tfile(tfile);

 rcu_read_unlock();
 return nxmit;
}

static int tun_xdp_tx(struct net_device *dev, struct xdp_buff *xdp)
{
 struct xdp_frame *frame = xdp_convert_buff_to_frame(xdp);
 int nxmit;

 if (unlikely(!frame))
  return -EOVERFLOW;

 nxmit = tun_xdp_xmit(dev, 1, &frame, XDP_XMIT_FLUSH);
 if (!nxmit)
  xdp_return_frame_rx_napi(frame);
 return nxmit;
}

static const struct net_device_ops tap_netdev_ops = {
 .ndo_init  = tun_net_init,
 .ndo_uninit  = tun_net_uninit,
 .ndo_open  = tun_net_open,
 .ndo_stop  = tun_net_close,
 .ndo_start_xmit  = tun_net_xmit,
 .ndo_fix_features = tun_net_fix_features,
 .ndo_set_rx_mode = tun_net_mclist,
 .ndo_set_mac_address = eth_mac_addr,
 .ndo_validate_addr = eth_validate_addr,
 .ndo_select_queue = tun_select_queue,
 .ndo_features_check = passthru_features_check,
 .ndo_set_rx_headroom = tun_set_headroom,
 .ndo_bpf  = tun_xdp,
 .ndo_xdp_xmit  = tun_xdp_xmit,
 .ndo_change_carrier = tun_net_change_carrier,
};

static void tun_flow_init(struct tun_struct *tun)
{
 int i;

 for (i = 0; i < TUN_NUM_FLOW_ENTRIES; i++)
  INIT_HLIST_HEAD(&tun->flows[i]);

 tun->ageing_time = TUN_FLOW_EXPIRE;
 timer_setup(&tun->flow_gc_timer, tun_flow_cleanup, 0);
 mod_timer(&tun->flow_gc_timer,
    round_jiffies_up(jiffies + tun->ageing_time));
}

static void tun_flow_uninit(struct tun_struct *tun)
{
 timer_delete_sync(&tun->flow_gc_timer);
 tun_flow_flush(tun);
}

#define MIN_MTU 68
#define MAX_MTU 65535

/* Initialize net device. */
static void tun_net_initialize(struct net_device *dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 switch (tun->flags & TUN_TYPE_MASK) {
 case IFF_TUN:
  dev->netdev_ops = &tun_netdev_ops;
  dev->header_ops = &ip_tunnel_header_ops;

  /* Point-to-Point TUN Device */
  dev->hard_header_len = 0;
  dev->addr_len = 0;
  dev->mtu = 1500;

  /* Zero header length */
  dev->type = ARPHRD_NONE;
  dev->flags = IFF_POINTOPOINT | IFF_NOARP | IFF_MULTICAST;
  break;

 case IFF_TAP:
  dev->netdev_ops = &tap_netdev_ops;
  /* Ethernet TAP Device */
  ether_setup(dev);
  dev->priv_flags &= ~IFF_TX_SKB_SHARING;
  dev->priv_flags |= IFF_LIVE_ADDR_CHANGE;

  eth_hw_addr_random(dev);

  /* Currently tun does not support XDP, only tap does. */
  dev->xdp_features = NETDEV_XDP_ACT_BASIC |
        NETDEV_XDP_ACT_REDIRECT |
        NETDEV_XDP_ACT_NDO_XMIT;

  break;
 }

 dev->min_mtu = MIN_MTU;
 dev->max_mtu = MAX_MTU - dev->hard_header_len;
}

static bool tun_sock_writeable(struct tun_struct *tun, struct tun_file *tfile)
{
 struct sock *sk = tfile->socket.sk;

 return (tun->dev->flags & IFF_UP) && sock_writeable(sk);
}

/* Character device part */

/* Poll */
static __poll_t tun_chr_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct tun_struct *tun = tun_get(tfile);
 struct sock *sk;
 __poll_t mask = 0;

 if (!tun)
  return EPOLLERR;

 sk = tfile->socket.sk;

 poll_wait(file, sk_sleep(sk), wait);

 if (!ptr_ring_empty(&tfile->tx_ring))
  mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;

 /* Make sure SOCKWQ_ASYNC_NOSPACE is set if not writable to
  * guarantee EPOLLOUT to be raised by either here or
  * tun_sock_write_space(). Then process could get notification
  * after it writes to a down device and meets -EIO.
 */
 if (tun_sock_writeable(tun, tfile) ||
     (!test_and_set_bit(SOCKWQ_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags) &&
      tun_sock_writeable(tun, tfile)))
  mask |= EPOLLOUT | EPOLLWRNORM;

 if (tun->dev->reg_state != NETREG_REGISTERED)
  mask = EPOLLERR;

 tun_put(tun);
 return mask;
}

static struct sk_buff *tun_napi_alloc_frags(struct tun_file *tfile,
         size_t len,
         const struct iov_iter *it)
{
 struct sk_buff *skb;
 size_t linear;
 int err;
 int i;

 if (it->nr_segs > MAX_SKB_FRAGS + 1 ||
     len > (ETH_MAX_MTU - NET_SKB_PAD - NET_IP_ALIGN))
  return ERR_PTR(-EMSGSIZE);

 local_bh_disable();
 skb = napi_get_frags(&tfile->napi);
 local_bh_enable();
 if (!skb)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 linear = iov_iter_single_seg_count(it);
 err = __skb_grow(skb, linear);
 if (err)
  goto free;

 skb->len = len;
 skb->data_len = len - linear;
 skb->truesize += skb->data_len;

 for (i = 1; i < it->nr_segs; i++) {
  const struct iovec *iov = iter_iov(it) + i;
  size_t fragsz = iov->iov_len;
  struct page *page;
  void *frag;

  if (fragsz == 0 || fragsz > PAGE_SIZE) {
   err = -EINVAL;
   goto free;
  }
  frag = netdev_alloc_frag(fragsz);
  if (!frag) {
   err = -ENOMEM;
   goto free;
  }
  page = virt_to_head_page(frag);
  skb_fill_page_desc(skb, i - 1, page,
       frag - page_address(page), fragsz);
 }

 return skb;
free:
 /* frees skb and all frags allocated with napi_alloc_frag() */
 napi_free_frags(&tfile->napi);
 return ERR_PTR(err);
}

/* prepad is the amount to reserve at front.  len is length after that.
 * linear is a hint as to how much to copy (usually headers). */
static struct sk_buff *tun_alloc_skb(struct tun_file *tfile,
         size_t prepad, size_t len,
         size_t linear, int noblock)
{
 struct sock *sk = tfile->socket.sk;
 struct sk_buff *skb;
 int err;

 /* Under a page?  Don't bother with paged skb. */
 if (prepad + len < PAGE_SIZE)
  linear = len;

 if (len - linear > MAX_SKB_FRAGS * (PAGE_SIZE << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER))
  linear = len - MAX_SKB_FRAGS * (PAGE_SIZE << PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
 skb = sock_alloc_send_pskb(sk, prepad + linear, len - linear, noblock,
       &err, PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER);
 if (!skb)
  return ERR_PTR(err);

 skb_reserve(skb, prepad);
 skb_put(skb, linear);
 skb->data_len = len - linear;
 skb->len += len - linear;

 return skb;
}

static void tun_rx_batched(struct tun_struct *tun, struct tun_file *tfile,
      struct sk_buff *skb, int more)
{
 struct sk_buff_head *queue = &tfile->sk.sk_write_queue;
 struct sk_buff_head process_queue;
 u32 rx_batched = tun->rx_batched;
 bool rcv = false;

 if (!rx_batched || (!more && skb_queue_empty(queue))) {
  local_bh_disable();
  skb_record_rx_queue(skb, tfile->queue_index);
  netif_receive_skb(skb);
  local_bh_enable();
  return;
 }

 spin_lock(&queue->lock);
 if (!more || skb_queue_len(queue) == rx_batched) {
  __skb_queue_head_init(&process_queue);
  skb_queue_splice_tail_init(queue, &process_queue);
  rcv = true;
 } else {
  __skb_queue_tail(queue, skb);
 }
 spin_unlock(&queue->lock);

 if (rcv) {
  struct sk_buff *nskb;

  local_bh_disable();
  while ((nskb = __skb_dequeue(&process_queue))) {
   skb_record_rx_queue(nskb, tfile->queue_index);
   netif_receive_skb(nskb);
  }
  skb_record_rx_queue(skb, tfile->queue_index);
  netif_receive_skb(skb);
  local_bh_enable();
 }
}

static bool tun_can_build_skb(struct tun_struct *tun, struct tun_file *tfile,
         int len, int noblock, bool zerocopy)
{
 if ((tun->flags & TUN_TYPE_MASK) != IFF_TAP)
  return false;

 if (tfile->socket.sk->sk_sndbuf != INT_MAX)
  return false;

 if (!noblock)
  return false;

 if (zerocopy)
  return false;

 if (SKB_DATA_ALIGN(len + TUN_RX_PAD + XDP_PACKET_HEADROOM) +
     SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct skb_shared_info)) > PAGE_SIZE)
  return false;

 return true;
}

static struct sk_buff *__tun_build_skb(struct tun_file *tfile,
           struct page_frag *alloc_frag, char *buf,
           int buflen, int len, int pad,
           int metasize)
{
 struct sk_buff *skb = build_skb(buf, buflen);

 if (!skb)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 skb_reserve(skb, pad);
 skb_put(skb, len);
 if (metasize)
  skb_metadata_set(skb, metasize);
 skb_set_owner_w(skb, tfile->socket.sk);

 get_page(alloc_frag->page);
 alloc_frag->offset += buflen;

 return skb;
}

static int tun_xdp_act(struct tun_struct *tun, struct bpf_prog *xdp_prog,
         struct xdp_buff *xdp, u32 act)
{
 int err;

 switch (act) {
 case XDP_REDIRECT:
  err = xdp_do_redirect(tun->dev, xdp, xdp_prog);
  if (err) {
   dev_core_stats_rx_dropped_inc(tun->dev);
   return err;
  }
  dev_sw_netstats_rx_add(tun->dev, xdp->data_end - xdp->data);
  break;
 case XDP_TX:
  err = tun_xdp_tx(tun->dev, xdp);
  if (err < 0) {
   dev_core_stats_rx_dropped_inc(tun->dev);
   return err;
  }
  dev_sw_netstats_rx_add(tun->dev, xdp->data_end - xdp->data);
  break;
 case XDP_PASS:
  break;
 default:
  bpf_warn_invalid_xdp_action(tun->dev, xdp_prog, act);
  fallthrough;
 case XDP_ABORTED:
  trace_xdp_exception(tun->dev, xdp_prog, act);
  fallthrough;
 case XDP_DROP:
  dev_core_stats_rx_dropped_inc(tun->dev);
  break;
 }

 return act;
}

static struct sk_buff *tun_build_skb(struct tun_struct *tun,
         struct tun_file *tfile,
         struct iov_iter *from,
         struct virtio_net_hdr *hdr,
         int len, int *skb_xdp)
{
 struct page_frag *alloc_frag = ¤t->task_frag;
 struct bpf_net_context __bpf_net_ctx, *bpf_net_ctx;
 struct bpf_prog *xdp_prog;
 int buflen = SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct skb_shared_info));
 char *buf;
 size_t copied;
 int pad = TUN_RX_PAD;
 int metasize = 0;
 int err = 0;

 rcu_read_lock();
 xdp_prog = rcu_dereference(tun->xdp_prog);
 if (xdp_prog)
  pad += XDP_PACKET_HEADROOM;
 buflen += SKB_DATA_ALIGN(len + pad);
 rcu_read_unlock();

 alloc_frag->offset = ALIGN((u64)alloc_frag->offset, SMP_CACHE_BYTES);
 if (unlikely(!skb_page_frag_refill(buflen, alloc_frag, GFP_KERNEL)))
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 buf = (char *)page_address(alloc_frag->page) + alloc_frag->offset;
 copied = copy_page_from_iter(alloc_frag->page,
         alloc_frag->offset + pad,
         len, from);
 if (copied != len)
  return ERR_PTR(-EFAULT);

 /* There's a small window that XDP may be set after the check
  * of xdp_prog above, this should be rare and for simplicity
  * we do XDP on skb in case the headroom is not enough.
 */
 if (hdr->gso_type || !xdp_prog) {
  *skb_xdp = 1;
  return __tun_build_skb(tfile, alloc_frag, buf, buflen, len,
           pad, metasize);
 }

 *skb_xdp = 0;

 local_bh_disable();
 rcu_read_lock();
 bpf_net_ctx = bpf_net_ctx_set(&__bpf_net_ctx);
 xdp_prog = rcu_dereference(tun->xdp_prog);
 if (xdp_prog) {
  struct xdp_buff xdp;
  u32 act;

  xdp_init_buff(&xdp, buflen, &tfile->xdp_rxq);
  xdp_prepare_buff(&xdp, buf, pad, len, true);

  act = bpf_prog_run_xdp(xdp_prog, &xdp);
  if (act == XDP_REDIRECT || act == XDP_TX) {
   get_page(alloc_frag->page);
   alloc_frag->offset += buflen;
  }
  err = tun_xdp_act(tun, xdp_prog, &xdp, act);
  if (err < 0) {
   if (act == XDP_REDIRECT || act == XDP_TX)
    put_page(alloc_frag->page);
   goto out;
  }

  if (err == XDP_REDIRECT)
   xdp_do_flush();
  if (err != XDP_PASS)
   goto out;

  pad = xdp.data - xdp.data_hard_start;
  len = xdp.data_end - xdp.data;

  /* It is known that the xdp_buff was prepared with metadata
   * support, so the metasize will never be negative.
 */
  metasize = xdp.data - xdp.data_meta;
 }
 bpf_net_ctx_clear(bpf_net_ctx);
 rcu_read_unlock();
 local_bh_enable();

 return __tun_build_skb(tfile, alloc_frag, buf, buflen, len, pad,
          metasize);

out:
 bpf_net_ctx_clear(bpf_net_ctx);
 rcu_read_unlock();
 local_bh_enable();
 return NULL;
}

/* Get packet from user space buffer */
static ssize_t tun_get_user(struct tun_struct *tun, struct tun_file *tfile,
       void *msg_control, struct iov_iter *from,
       int noblock, bool more)
{
 struct tun_pi pi = { 0, cpu_to_be16(ETH_P_IP) };
 struct sk_buff *skb;
 size_t total_len = iov_iter_count(from);
 size_t len = total_len, align = tun->align, linear;
 struct virtio_net_hdr_v1_hash_tunnel hdr;
 struct virtio_net_hdr *gso;
 int good_linear;
 int copylen;
 int hdr_len = 0;
 bool zerocopy = false;
 int err;
 u32 rxhash = 0;
 int skb_xdp = 1;
 bool frags = tun_napi_frags_enabled(tfile);
 enum skb_drop_reason drop_reason = SKB_DROP_REASON_NOT_SPECIFIED;
 netdev_features_t features = 0;

 /*
  * Keep it easy and always zero the whole buffer, even if the
  * tunnel-related field will be touched only when the feature
  * is enabled and the hdr size id compatible.
 */
 memset(&hdr, 0, sizeof(hdr));
 gso = (struct virtio_net_hdr *)&hdr;

 if (!(tun->flags & IFF_NO_PI)) {
  if (len < sizeof(pi))
   return -EINVAL;
  len -= sizeof(pi);

  if (!copy_from_iter_full(&pi, sizeof(pi), from))
   return -EFAULT;
 }

 if (tun->flags & IFF_VNET_HDR) {
  int vnet_hdr_sz = READ_ONCE(tun->vnet_hdr_sz);

  features = tun_vnet_hdr_guest_features(vnet_hdr_sz);
  hdr_len = __tun_vnet_hdr_get(vnet_hdr_sz, tun->flags,
          features, from, gso);
  if (hdr_len < 0)
   return hdr_len;

  len -= vnet_hdr_sz;
 }

 if ((tun->flags & TUN_TYPE_MASK) == IFF_TAP) {
  align += NET_IP_ALIGN;
  if (unlikely(len < ETH_HLEN || (hdr_len && hdr_len < ETH_HLEN)))
   return -EINVAL;
 }

 good_linear = SKB_MAX_HEAD(align);

 if (msg_control) {
  struct iov_iter i = *from;

  /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is
   * enough room for skb expand head in case it is used.
   * The rest of the buffer is mapped from userspace.
 */
  copylen = min(hdr_len ? hdr_len : GOODCOPY_LEN, good_linear);
  linear = copylen;
  iov_iter_advance(&i, copylen);
  if (iov_iter_npages(&i, INT_MAX) <= MAX_SKB_FRAGS)
   zerocopy = true;
 }

 if (!frags && tun_can_build_skb(tun, tfile, len, noblock, zerocopy)) {
  /* For the packet that is not easy to be processed
   * (e.g gso or jumbo packet), we will do it at after
   * skb was created with generic XDP routine.
 */
  skb = tun_build_skb(tun, tfile, from, gso, len, &skb_xdp);
  err = PTR_ERR_OR_ZERO(skb);
  if (err)
   goto drop;
  if (!skb)
   return total_len;
 } else {
  if (!zerocopy) {
   copylen = len;
   linear = min(hdr_len, good_linear);
  }

  if (frags) {
   mutex_lock(&tfile->napi_mutex);
   skb = tun_napi_alloc_frags(tfile, copylen, from);
   /* tun_napi_alloc_frags() enforces a layout for the skb.
    * If zerocopy is enabled, then this layout will be
    * overwritten by zerocopy_sg_from_iter().
 */
   zerocopy = false;
  } else {
   if (!linear)
    linear = min_t(size_t, good_linear, copylen);

   skb = tun_alloc_skb(tfile, align, copylen, linear,
         noblock);
  }

  err = PTR_ERR_OR_ZERO(skb);
  if (err)
   goto drop;

  if (zerocopy)
   err = zerocopy_sg_from_iter(skb, from);
  else
   err = skb_copy_datagram_from_iter(skb, 0, from, len);

  if (err) {
   err = -EFAULT;
   drop_reason = SKB_DROP_REASON_SKB_UCOPY_FAULT;
   goto drop;
  }
 }

 if (tun_vnet_hdr_tnl_to_skb(tun->flags, features, skb, &hdr)) {
  atomic_long_inc(&tun->rx_frame_errors);
  err = -EINVAL;
  goto free_skb;
 }

 switch (tun->flags & TUN_TYPE_MASK) {
 case IFF_TUN:
  if (tun->flags & IFF_NO_PI) {
   u8 ip_version = skb->len ? (skb->data[0] >> 4) : 0;

   switch (ip_version) {
   case 4:
    pi.proto = htons(ETH_P_IP);
    break;
   case 6:
    pi.proto = htons(ETH_P_IPV6);
    break;
   default:
    err = -EINVAL;
    goto drop;
   }
  }

  skb_reset_mac_header(skb);
  skb->protocol = pi.proto;
  skb->dev = tun->dev;
  break;
 case IFF_TAP:
  if (frags && !pskb_may_pull(skb, ETH_HLEN)) {
   err = -ENOMEM;
   drop_reason = SKB_DROP_REASON_HDR_TRUNC;
   goto drop;
  }
  skb->protocol = eth_type_trans(skb, tun->dev);
  break;
 }

 /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
 if (zerocopy) {
  skb_zcopy_init(skb, msg_control);
 } else if (msg_control) {
  struct ubuf_info *uarg = msg_control;
  uarg->ops->complete(NULL, uarg, false);
 }

 skb_reset_network_header(skb);
 skb_probe_transport_header(skb);
 skb_record_rx_queue(skb, tfile->queue_index);

 if (skb_xdp) {
  struct bpf_prog *xdp_prog;
  int ret;

  local_bh_disable();
  rcu_read_lock();
  xdp_prog = rcu_dereference(tun->xdp_prog);
  if (xdp_prog) {
   ret = do_xdp_generic(xdp_prog, &skb);
   if (ret != XDP_PASS) {
    rcu_read_unlock();
    local_bh_enable();
    goto unlock_frags;
   }

   if (frags && skb != tfile->napi.skb)
    tfile->napi.skb = skb;
  }
  rcu_read_unlock();
  local_bh_enable();
 }

 /* Compute the costly rx hash only if needed for flow updates.
  * We may get a very small possibility of OOO during switching, not
  * worth to optimize.
 */
 if (!rcu_access_pointer(tun->steering_prog) && tun->numqueues > 1 &&
     !tfile->detached)
  rxhash = __skb_get_hash_symmetric(skb);

 rcu_read_lock();
 if (unlikely(!(tun->dev->flags & IFF_UP))) {
  err = -EIO;
  rcu_read_unlock();
  drop_reason = SKB_DROP_REASON_DEV_READY;
  goto drop;
 }

 if (frags) {
  u32 headlen;

  /* Exercise flow dissector code path. */
  skb_push(skb, ETH_HLEN);
  headlen = eth_get_headlen(tun->dev, skb->data,
       skb_headlen(skb));

  if (unlikely(headlen > skb_headlen(skb))) {
   WARN_ON_ONCE(1);
   err = -ENOMEM;
   dev_core_stats_rx_dropped_inc(tun->dev);
napi_busy:
   napi_free_frags(&tfile->napi);
   rcu_read_unlock();
   mutex_unlock(&tfile->napi_mutex);
   return err;
  }

  if (likely(napi_schedule_prep(&tfile->napi))) {
   local_bh_disable();
   napi_gro_frags(&tfile->napi);
   napi_complete(&tfile->napi);
   local_bh_enable();
  } else {
   err = -EBUSY;
   goto napi_busy;
  }
  mutex_unlock(&tfile->napi_mutex);
 } else if (tfile->napi_enabled) {
  struct sk_buff_head *queue = &tfile->sk.sk_write_queue;
  int queue_len;

  spin_lock_bh(&queue->lock);

  if (unlikely(tfile->detached)) {
   spin_unlock_bh(&queue->lock);
   rcu_read_unlock();
   err = -EBUSY;
   goto free_skb;
  }

  __skb_queue_tail(queue, skb);
  queue_len = skb_queue_len(queue);
  spin_unlock(&queue->lock);

  if (!more || queue_len > NAPI_POLL_WEIGHT)
   napi_schedule(&tfile->napi);

  local_bh_enable();
 } else if (!IS_ENABLED(CONFIG_4KSTACKS)) {
  tun_rx_batched(tun, tfile, skb, more);
 } else {
  netif_rx(skb);
 }
 rcu_read_unlock();

 preempt_disable();
 dev_sw_netstats_rx_add(tun->dev, len);
 preempt_enable();

 if (rxhash)
  tun_flow_update(tun, rxhash, tfile);

 return total_len;

drop:
 if (err != -EAGAIN)
  dev_core_stats_rx_dropped_inc(tun->dev);

free_skb:
 if (!IS_ERR_OR_NULL(skb))
  kfree_skb_reason(skb, drop_reason);

unlock_frags:
 if (frags) {
  tfile->napi.skb = NULL;
  mutex_unlock(&tfile->napi_mutex);
 }

 return err ?: total_len;
}

static ssize_t tun_chr_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct tun_struct *tun = tun_get(tfile);
 ssize_t result;
 int noblock = 0;

 if (!tun)
  return -EBADFD;

 if ((file->f_flags & O_NONBLOCK) || (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
  noblock = 1;

 result = tun_get_user(tun, tfile, NULL, from, noblock, false);

 tun_put(tun);
 return result;
}

static ssize_t tun_put_user_xdp(struct tun_struct *tun,
    struct tun_file *tfile,
    struct xdp_frame *xdp_frame,
    struct iov_iter *iter)
{
 int vnet_hdr_sz = 0;
 size_t size = xdp_frame->len;
 ssize_t ret;

 if (tun->flags & IFF_VNET_HDR) {
  struct virtio_net_hdr gso = { 0 };

  vnet_hdr_sz = READ_ONCE(tun->vnet_hdr_sz);
  ret = tun_vnet_hdr_put(vnet_hdr_sz, iter, &gso);
  if (ret)
   return ret;
 }

 ret = copy_to_iter(xdp_frame->data, size, iter) + vnet_hdr_sz;

 preempt_disable();
 dev_sw_netstats_tx_add(tun->dev, 1, ret);
 preempt_enable();

 return ret;
}

/* Put packet to the user space buffer */
static ssize_t tun_put_user(struct tun_struct *tun,
       struct tun_file *tfile,
       struct sk_buff *skb,
       struct iov_iter *iter)
{
 struct tun_pi pi = { 0, skb->protocol };
 ssize_t total;
 int vlan_offset = 0;
 int vlan_hlen = 0;
 int vnet_hdr_sz = 0;
 int ret;

 if (skb_vlan_tag_present(skb))
  vlan_hlen = VLAN_HLEN;

 if (tun->flags & IFF_VNET_HDR)
  vnet_hdr_sz = READ_ONCE(tun->vnet_hdr_sz);

 total = skb->len + vlan_hlen + vnet_hdr_sz;

 if (!(tun->flags & IFF_NO_PI)) {
  if (iov_iter_count(iter) < sizeof(pi))
   return -EINVAL;

  total += sizeof(pi);
  if (iov_iter_count(iter) < total) {
   /* Packet will be striped */
   pi.flags |= TUN_PKT_STRIP;
  }

  if (copy_to_iter(&pi, sizeof(pi), iter) != sizeof(pi))
   return -EFAULT;
 }

 if (vnet_hdr_sz) {
  struct virtio_net_hdr_v1_hash_tunnel hdr;
  struct virtio_net_hdr *gso;

  ret = tun_vnet_hdr_tnl_from_skb(tun->flags, tun->dev, skb,
      &hdr);
  if (ret)
   return ret;

  /*
   * Drop the packet if the configured header size is too small
   * WRT the enabled offloads.
 */
  gso = (struct virtio_net_hdr *)&hdr;
  ret = __tun_vnet_hdr_put(vnet_hdr_sz, tun->dev->features,
      iter, gso);
  if (ret)
   return ret;
 }

 if (vlan_hlen) {
  int ret;
  struct veth veth;

  veth.h_vlan_proto = skb->vlan_proto;
  veth.h_vlan_TCI = htons(skb_vlan_tag_get(skb));

  vlan_offset = offsetof(struct vlan_ethhdr, h_vlan_proto);

  ret = skb_copy_datagram_iter(skb, 0, iter, vlan_offset);
  if (ret || !iov_iter_count(iter))
   goto done;

  ret = copy_to_iter(&veth, sizeof(veth), iter);
  if (ret != sizeof(veth) || !iov_iter_count(iter))
   goto done;
 }

 skb_copy_datagram_iter(skb, vlan_offset, iter, skb->len - vlan_offset);

done:
 /* caller is in process context, */
 preempt_disable();
 dev_sw_netstats_tx_add(tun->dev, 1, skb->len + vlan_hlen);
 preempt_enable();

 return total;
}

static void *tun_ring_recv(struct tun_file *tfile, int noblock, int *err)
{
 DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
 void *ptr = NULL;
 int error = 0;

 ptr = ptr_ring_consume(&tfile->tx_ring);
 if (ptr)
  goto out;
 if (noblock) {
  error = -EAGAIN;
  goto out;
 }

 add_wait_queue(&tfile->socket.wq.wait, &wait);

 while (1) {
  set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
  ptr = ptr_ring_consume(&tfile->tx_ring);
  if (ptr)
   break;
  if (signal_pending(current)) {
   error = -ERESTARTSYS;
   break;
  }
  if (tfile->socket.sk->sk_shutdown & RCV_SHUTDOWN) {
   error = -EFAULT;
   break;
  }

  schedule();
 }

 __set_current_state(TASK_RUNNING);
 remove_wait_queue(&tfile->socket.wq.wait, &wait);

out:
 *err = error;
 return ptr;
}

static ssize_t tun_do_read(struct tun_struct *tun, struct tun_file *tfile,
      struct iov_iter *to,
      int noblock, void *ptr)
{
 ssize_t ret;
 int err;

 if (!iov_iter_count(to)) {
  tun_ptr_free(ptr);
  return 0;
 }

 if (!ptr) {
  /* Read frames from ring */
  ptr = tun_ring_recv(tfile, noblock, &err);
  if (!ptr)
   return err;
 }

 if (tun_is_xdp_frame(ptr)) {
  struct xdp_frame *xdpf = tun_ptr_to_xdp(ptr);

  ret = tun_put_user_xdp(tun, tfile, xdpf, to);
  xdp_return_frame(xdpf);
 } else {
  struct sk_buff *skb = ptr;

  ret = tun_put_user(tun, tfile, skb, to);
  if (unlikely(ret < 0))
   kfree_skb(skb);
  else
   consume_skb(skb);
 }

 return ret;
}

static ssize_t tun_chr_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
{
 struct file *file = iocb->ki_filp;
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct tun_struct *tun = tun_get(tfile);
 ssize_t len = iov_iter_count(to), ret;
 int noblock = 0;

 if (!tun)
  return -EBADFD;

 if ((file->f_flags & O_NONBLOCK) || (iocb->ki_flags & IOCB_NOWAIT))
  noblock = 1;

 ret = tun_do_read(tun, tfile, to, noblock, NULL);
 ret = min_t(ssize_t, ret, len);
 if (ret > 0)
  iocb->ki_pos = ret;
 tun_put(tun);
 return ret;
}

static void tun_prog_free(struct rcu_head *rcu)
{
 struct tun_prog *prog = container_of(rcu, struct tun_prog, rcu);

 bpf_prog_destroy(prog->prog);
 kfree(prog);
}

static int __tun_set_ebpf(struct tun_struct *tun,
     struct tun_prog __rcu **prog_p,
     struct bpf_prog *prog)
{
 struct tun_prog *old, *new = NULL;

 if (prog) {
  new = kmalloc(sizeof(*new), GFP_KERNEL);
  if (!new)
   return -ENOMEM;
  new->prog = prog;
 }

 spin_lock_bh(&tun->lock);
 old = rcu_dereference_protected(*prog_p,
     lockdep_is_held(&tun->lock));
 rcu_assign_pointer(*prog_p, new);
 spin_unlock_bh(&tun->lock);

 if (old)
  call_rcu(&old->rcu, tun_prog_free);

 return 0;
}

static void tun_free_netdev(struct net_device *dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 BUG_ON(!(list_empty(&tun->disabled)));

 tun_flow_uninit(tun);
 security_tun_dev_free_security(tun->security);
 __tun_set_ebpf(tun, &tun->steering_prog, NULL);
 __tun_set_ebpf(tun, &tun->filter_prog, NULL);
}

static void tun_setup(struct net_device *dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 tun->owner = INVALID_UID;
 tun->group = INVALID_GID;
 tun_default_link_ksettings(dev, &tun->link_ksettings);

 dev->ethtool_ops = &tun_ethtool_ops;
 dev->needs_free_netdev = true;
 dev->priv_destructor = tun_free_netdev;
 /* We prefer our own queue length */
 dev->tx_queue_len = TUN_READQ_SIZE;
}

/* Trivial set of netlink ops to allow deleting tun or tap
 * device with netlink.
 */
static int tun_validate(struct nlattr *tb[], struct nlattr *data[],
   struct netlink_ext_ack *extack)
{
 NL_SET_ERR_MSG(extack,
         "tun/tap creation via rtnetlink is not supported.");
 return -EOPNOTSUPP;
}

static size_t tun_get_size(const struct net_device *dev)
{
 BUILD_BUG_ON(sizeof(u32) != sizeof(uid_t));
 BUILD_BUG_ON(sizeof(u32) != sizeof(gid_t));

 return nla_total_size(sizeof(uid_t)) + /* OWNER */
        nla_total_size(sizeof(gid_t)) + /* GROUP */
        nla_total_size(sizeof(u8)) + /* TYPE */
        nla_total_size(sizeof(u8)) + /* PI */
        nla_total_size(sizeof(u8)) + /* VNET_HDR */
        nla_total_size(sizeof(u8)) + /* PERSIST */
        nla_total_size(sizeof(u8)) + /* MULTI_QUEUE */
        nla_total_size(sizeof(u32)) + /* NUM_QUEUES */
        nla_total_size(sizeof(u32)) + /* NUM_DISABLED_QUEUES */
        0;
}

static int tun_fill_info(struct sk_buff *skb, const struct net_device *dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 if (nla_put_u8(skb, IFLA_TUN_TYPE, tun->flags & TUN_TYPE_MASK))
  goto nla_put_failure;
 if (uid_valid(tun->owner) &&
     nla_put_u32(skb, IFLA_TUN_OWNER,
   from_kuid_munged(current_user_ns(), tun->owner)))
  goto nla_put_failure;
 if (gid_valid(tun->group) &&
     nla_put_u32(skb, IFLA_TUN_GROUP,
   from_kgid_munged(current_user_ns(), tun->group)))
  goto nla_put_failure;
 if (nla_put_u8(skb, IFLA_TUN_PI, !(tun->flags & IFF_NO_PI)))
  goto nla_put_failure;
 if (nla_put_u8(skb, IFLA_TUN_VNET_HDR, !!(tun->flags & IFF_VNET_HDR)))
  goto nla_put_failure;
 if (nla_put_u8(skb, IFLA_TUN_PERSIST, !!(tun->flags & IFF_PERSIST)))
  goto nla_put_failure;
 if (nla_put_u8(skb, IFLA_TUN_MULTI_QUEUE,
         !!(tun->flags & IFF_MULTI_QUEUE)))
  goto nla_put_failure;
 if (tun->flags & IFF_MULTI_QUEUE) {
  if (nla_put_u32(skb, IFLA_TUN_NUM_QUEUES, tun->numqueues))
   goto nla_put_failure;
  if (nla_put_u32(skb, IFLA_TUN_NUM_DISABLED_QUEUES,
    tun->numdisabled))
   goto nla_put_failure;
 }

 return 0;

nla_put_failure:
 return -EMSGSIZE;
}

static struct rtnl_link_ops tun_link_ops __read_mostly = {
 .kind  = DRV_NAME,
 .priv_size = sizeof(struct tun_struct),
 .setup  = tun_setup,
 .validate = tun_validate,
 .get_size       = tun_get_size,
 .fill_info      = tun_fill_info,
};

static void tun_sock_write_space(struct sock *sk)
{
 struct tun_file *tfile;
 wait_queue_head_t *wqueue;

 if (!sock_writeable(sk))
  return;

 if (!test_and_clear_bit(SOCKWQ_ASYNC_NOSPACE, &sk->sk_socket->flags))
  return;

 wqueue = sk_sleep(sk);
 if (wqueue && waitqueue_active(wqueue))
  wake_up_interruptible_sync_poll(wqueue, EPOLLOUT |
      EPOLLWRNORM | EPOLLWRBAND);

 tfile = container_of(sk, struct tun_file, sk);
 kill_fasync(&tfile->fasync, SIGIO, POLL_OUT);
}

static void tun_put_page(struct tun_page *tpage)
{
 if (tpage->page)
  __page_frag_cache_drain(tpage->page, tpage->count);
}

static int tun_xdp_one(struct tun_struct *tun,
         struct tun_file *tfile,
         struct xdp_buff *xdp, int *flush,
         struct tun_page *tpage)
{
 unsigned int datasize = xdp->data_end - xdp->data;
 struct virtio_net_hdr *gso = xdp->data_hard_start;
 struct virtio_net_hdr_v1_hash_tunnel *tnl_hdr;
 struct bpf_prog *xdp_prog;
 struct sk_buff *skb = NULL;
 struct sk_buff_head *queue;
 netdev_features_t features;
 u32 rxhash = 0, act;
 int buflen = xdp->frame_sz;
 int metasize = 0;
 int ret = 0;
 bool skb_xdp = false;
 struct page *page;

 if (unlikely(datasize < ETH_HLEN))
  return -EINVAL;

 xdp_prog = rcu_dereference(tun->xdp_prog);
 if (xdp_prog) {
  if (gso->gso_type) {
   skb_xdp = true;
   goto build;
  }

  xdp_init_buff(xdp, buflen, &tfile->xdp_rxq);

  act = bpf_prog_run_xdp(xdp_prog, xdp);
  ret = tun_xdp_act(tun, xdp_prog, xdp, act);
  if (ret < 0) {
   put_page(virt_to_head_page(xdp->data));
   return ret;
  }

  switch (ret) {
  case XDP_REDIRECT:
   *flush = true;
   fallthrough;
  case XDP_TX:
   return 0;
  case XDP_PASS:
   break;
  default:
   page = virt_to_head_page(xdp->data);
   if (tpage->page == page) {
    ++tpage->count;
   } else {
    tun_put_page(tpage);
    tpage->page = page;
    tpage->count = 1;
   }
   return 0;
  }
 }

build:
 skb = build_skb(xdp->data_hard_start, buflen);
 if (!skb) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 skb_reserve(skb, xdp->data - xdp->data_hard_start);
 skb_put(skb, xdp->data_end - xdp->data);

 /* The externally provided xdp_buff may have no metadata support, which
  * is marked by xdp->data_meta being xdp->data + 1. This will lead to a
  * metasize of -1 and is the reason why the condition checks for > 0.
 */
 metasize = xdp->data - xdp->data_meta;
 if (metasize > 0)
  skb_metadata_set(skb, metasize);

 features = tun_vnet_hdr_guest_features(READ_ONCE(tun->vnet_hdr_sz));
 tnl_hdr = (struct virtio_net_hdr_v1_hash_tunnel *)gso;
 if (tun_vnet_hdr_tnl_to_skb(tun->flags, features, skb, tnl_hdr)) {
  atomic_long_inc(&tun->rx_frame_errors);
  kfree_skb(skb);
  ret = -EINVAL;
  goto out;
 }

 skb->protocol = eth_type_trans(skb, tun->dev);
 skb_reset_network_header(skb);
 skb_probe_transport_header(skb);
 skb_record_rx_queue(skb, tfile->queue_index);

 if (skb_xdp) {
  ret = do_xdp_generic(xdp_prog, &skb);
  if (ret != XDP_PASS) {
   ret = 0;
   goto out;
  }
 }

 if (!rcu_dereference(tun->steering_prog) && tun->numqueues > 1 &&
     !tfile->detached)
  rxhash = __skb_get_hash_symmetric(skb);

 if (tfile->napi_enabled) {
  queue = &tfile->sk.sk_write_queue;
  spin_lock(&queue->lock);

  if (unlikely(tfile->detached)) {
   spin_unlock(&queue->lock);
   kfree_skb(skb);
   return -EBUSY;
  }

  __skb_queue_tail(queue, skb);
  spin_unlock(&queue->lock);
  ret = 1;
 } else {
  netif_receive_skb(skb);
  ret = 0;
 }

 /* No need to disable preemption here since this function is
  * always called with bh disabled
 */
 dev_sw_netstats_rx_add(tun->dev, datasize);

 if (rxhash)
  tun_flow_update(tun, rxhash, tfile);

out:
 return ret;
}

static int tun_sendmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m, size_t total_len)
{
 int ret, i;
 struct tun_file *tfile = container_of(sock, struct tun_file, socket);
 struct tun_struct *tun = tun_get(tfile);
 struct tun_msg_ctl *ctl = m->msg_control;
 struct xdp_buff *xdp;

 if (!tun)
  return -EBADFD;

 if (m->msg_controllen == sizeof(struct tun_msg_ctl) &&
     ctl && ctl->type == TUN_MSG_PTR) {
  struct bpf_net_context __bpf_net_ctx, *bpf_net_ctx;
  struct tun_page tpage;
  int n = ctl->num;
  int flush = 0, queued = 0;

  memset(&tpage, 0, sizeof(tpage));

  local_bh_disable();
  rcu_read_lock();
  bpf_net_ctx = bpf_net_ctx_set(&__bpf_net_ctx);

  for (i = 0; i < n; i++) {
   xdp = &((struct xdp_buff *)ctl->ptr)[i];
   ret = tun_xdp_one(tun, tfile, xdp, &flush, &tpage);
   if (ret > 0)
    queued += ret;
  }

  if (flush)
   xdp_do_flush();

  if (tfile->napi_enabled && queued > 0)
   napi_schedule(&tfile->napi);

  bpf_net_ctx_clear(bpf_net_ctx);
  rcu_read_unlock();
  local_bh_enable();

  tun_put_page(&tpage);

  ret = total_len;
  goto out;
 }

 ret = tun_get_user(tun, tfile, ctl ? ctl->ptr : NULL, &m->msg_iter,
      m->msg_flags & MSG_DONTWAIT,
      m->msg_flags & MSG_MORE);
out:
 tun_put(tun);
 return ret;
}

static int tun_recvmsg(struct socket *sock, struct msghdr *m, size_t total_len,
         int flags)
{
 struct tun_file *tfile = container_of(sock, struct tun_file, socket);
 struct tun_struct *tun = tun_get(tfile);
 void *ptr = m->msg_control;
 int ret;

 if (!tun) {
  ret = -EBADFD;
  goto out_free;
 }

 if (flags & ~(MSG_DONTWAIT|MSG_TRUNC|MSG_ERRQUEUE)) {
  ret = -EINVAL;
  goto out_put_tun;
 }
 if (flags & MSG_ERRQUEUE) {
  ret = sock_recv_errqueue(sock->sk, m, total_len,
      SOL_PACKET, TUN_TX_TIMESTAMP);
  goto out;
 }
 ret = tun_do_read(tun, tfile, &m->msg_iter, flags & MSG_DONTWAIT, ptr);
 if (ret > (ssize_t)total_len) {
  m->msg_flags |= MSG_TRUNC;
  ret = flags & MSG_TRUNC ? ret : total_len;
 }
out:
 tun_put(tun);
 return ret;

out_put_tun:
 tun_put(tun);
out_free:
 tun_ptr_free(ptr);
 return ret;
}

static int tun_ptr_peek_len(void *ptr)
{
 if (likely(ptr)) {
  if (tun_is_xdp_frame(ptr)) {
   struct xdp_frame *xdpf = tun_ptr_to_xdp(ptr);

   return xdpf->len;
  }
  return __skb_array_len_with_tag(ptr);
 } else {
  return 0;
 }
}

static int tun_peek_len(struct socket *sock)
{
 struct tun_file *tfile = container_of(sock, struct tun_file, socket);
 struct tun_struct *tun;
 int ret = 0;

 tun = tun_get(tfile);
 if (!tun)
  return 0;

 ret = PTR_RING_PEEK_CALL(&tfile->tx_ring, tun_ptr_peek_len);
 tun_put(tun);

 return ret;
}

/* Ops structure to mimic raw sockets with tun */
static const struct proto_ops tun_socket_ops = {
 .peek_len = tun_peek_len,
 .sendmsg = tun_sendmsg,
 .recvmsg = tun_recvmsg,
};

static struct proto tun_proto = {
 .name  = "tun",
 .owner  = THIS_MODULE,
 .obj_size = sizeof(struct tun_file),
};

static int tun_flags(struct tun_struct *tun)
{
 return tun->flags & (TUN_FEATURES | IFF_PERSIST | IFF_TUN | IFF_TAP);
}

static ssize_t tun_flags_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
         char *buf)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(to_net_dev(dev));
 return sysfs_emit(buf, "0x%x\n", tun_flags(tun));
}

static ssize_t owner_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
     char *buf)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(to_net_dev(dev));
 return uid_valid(tun->owner)?
  sysfs_emit(buf, "%u\n",
      from_kuid_munged(current_user_ns(), tun->owner)) :
  sysfs_emit(buf, "-1\n");
}

static ssize_t group_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
     char *buf)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(to_net_dev(dev));
 return gid_valid(tun->group) ?
  sysfs_emit(buf, "%u\n",
      from_kgid_munged(current_user_ns(), tun->group)) :
  sysfs_emit(buf, "-1\n");
}

static DEVICE_ATTR_RO(tun_flags);
static DEVICE_ATTR_RO(owner);
static DEVICE_ATTR_RO(group);

static struct attribute *tun_dev_attrs[] = {
 &dev_attr_tun_flags.attr,
 &dev_attr_owner.attr,
 &dev_attr_group.attr,
 NULL
};

static const struct attribute_group tun_attr_group = {
 .attrs = tun_dev_attrs
};

static int tun_set_iff(struct net *net, struct file *file, struct ifreq *ifr)
{
 struct tun_struct *tun;
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct net_device *dev;
 int err;

 if (tfile->detached)
  return -EINVAL;

 if ((ifr->ifr_flags & IFF_NAPI_FRAGS)) {
  if (!capable(CAP_NET_ADMIN))
   return -EPERM;

  if (!(ifr->ifr_flags & IFF_NAPI) ||
      (ifr->ifr_flags & TUN_TYPE_MASK) != IFF_TAP)
   return -EINVAL;
 }

 dev = __dev_get_by_name(net, ifr->ifr_name);
 if (dev) {
  if (ifr->ifr_flags & IFF_TUN_EXCL)
   return -EBUSY;
  if ((ifr->ifr_flags & IFF_TUN) && dev->netdev_ops == &tun_netdev_ops)
   tun = netdev_priv(dev);
  else if ((ifr->ifr_flags & IFF_TAP) && dev->netdev_ops == &tap_netdev_ops)
   tun = netdev_priv(dev);
  else
   return -EINVAL;

  if (!!(ifr->ifr_flags & IFF_MULTI_QUEUE) !=
      !!(tun->flags & IFF_MULTI_QUEUE))
   return -EINVAL;

  if (tun_not_capable(tun))
   return -EPERM;
  err = security_tun_dev_open(tun->security);
  if (err < 0)
   return err;

  err = tun_attach(tun, file, ifr->ifr_flags & IFF_NOFILTER,
     ifr->ifr_flags & IFF_NAPI,
     ifr->ifr_flags & IFF_NAPI_FRAGS, true);
  if (err < 0)
   return err;

  if (tun->flags & IFF_MULTI_QUEUE &&
      (tun->numqueues + tun->numdisabled > 1)) {
   /* One or more queue has already been attached, no need
    * to initialize the device again.
 */
   netdev_state_change(dev);
   return 0;
  }

  tun->flags = (tun->flags & ~TUN_FEATURES) |
         (ifr->ifr_flags & TUN_FEATURES);

  netdev_state_change(dev);
 } else {
  char *name;
  unsigned long flags = 0;
  int queues = ifr->ifr_flags & IFF_MULTI_QUEUE ?
        MAX_TAP_QUEUES : 1;

  if (!ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_ADMIN))
   return -EPERM;
  err = security_tun_dev_create();
  if (err < 0)
   return err;

  /* Set dev type */
  if (ifr->ifr_flags & IFF_TUN) {
   /* TUN device */
   flags |= IFF_TUN;
   name = "tun%d";
  } else if (ifr->ifr_flags & IFF_TAP) {
   /* TAP device */
   flags |= IFF_TAP;
   name = "tap%d";
  } else
   return -EINVAL;

  if (*ifr->ifr_name)
   name = ifr->ifr_name;

  dev = alloc_netdev_mqs(sizeof(struct tun_struct), name,
           NET_NAME_UNKNOWN, tun_setup, queues,
           queues);

  if (!dev)
   return -ENOMEM;

  dev_net_set(dev, net);
  dev->rtnl_link_ops = &tun_link_ops;
  dev->ifindex = tfile->ifindex;
  dev->sysfs_groups[0] = &tun_attr_group;

  tun = netdev_priv(dev);
  tun->dev = dev;
  tun->flags = flags;
  tun->txflt.count = 0;
  tun->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);

  tun->align = NET_SKB_PAD;
  tun->filter_attached = false;
  tun->sndbuf = tfile->socket.sk->sk_sndbuf;
  tun->rx_batched = 0;
  RCU_INIT_POINTER(tun->steering_prog, NULL);

  tun->ifr = ifr;
  tun->file = file;

  tun_net_initialize(dev);

  err = register_netdevice(tun->dev);
  if (err < 0) {
   free_netdev(dev);
   return err;
  }
  /* free_netdev() won't check refcnt, to avoid race
   * with dev_put() we need publish tun after registration.
 */
  rcu_assign_pointer(tfile->tun, tun);
 }

 if (ifr->ifr_flags & IFF_NO_CARRIER)
  netif_carrier_off(tun->dev);
 else
  netif_carrier_on(tun->dev);

 /* Make sure persistent devices do not get stuck in
  * xoff state.
 */
 if (netif_running(tun->dev))
  netif_tx_wake_all_queues(tun->dev);

 strcpy(ifr->ifr_name, tun->dev->name);
 return 0;
}

static void tun_get_iff(struct tun_struct *tun, struct ifreq *ifr)
{
 strcpy(ifr->ifr_name, tun->dev->name);

 ifr->ifr_flags = tun_flags(tun);

}

#define PLAIN_GSO (NETIF_F_GSO_UDP_L4 | NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO6)

/* This is like a cut-down ethtool ops, except done via tun fd so no
 * privs required. */
static int set_offload(struct tun_struct *tun, unsigned long arg)
{
 netdev_features_t features = 0;

 if (arg & TUN_F_CSUM) {
  features |= NETIF_F_HW_CSUM;
  arg &= ~TUN_F_CSUM;

  if (arg & (TUN_F_TSO4|TUN_F_TSO6)) {
   if (arg & TUN_F_TSO_ECN) {
    features |= NETIF_F_TSO_ECN;
    arg &= ~TUN_F_TSO_ECN;
   }
   if (arg & TUN_F_TSO4)
    features |= NETIF_F_TSO;
   if (arg & TUN_F_TSO6)
    features |= NETIF_F_TSO6;
   arg &= ~(TUN_F_TSO4|TUN_F_TSO6);
  }

  arg &= ~TUN_F_UFO;

  /* TODO: for now USO4 and USO6 should work simultaneously */
  if (arg & TUN_F_USO4 && arg & TUN_F_USO6) {
   features |= NETIF_F_GSO_UDP_L4;
   arg &= ~(TUN_F_USO4 | TUN_F_USO6);
  }

  /*
   * Tunnel offload is allowed only if some plain offload is
   * available, too.
 */
  if (features & PLAIN_GSO && arg & TUN_F_UDP_TUNNEL_GSO) {
   features |= NETIF_F_GSO_UDP_TUNNEL;
   if (arg & TUN_F_UDP_TUNNEL_GSO_CSUM)
    features |= NETIF_F_GSO_UDP_TUNNEL_CSUM;
   arg &= ~(TUN_F_UDP_TUNNEL_GSO |
     TUN_F_UDP_TUNNEL_GSO_CSUM);
  }
 }

 /* This gives the user a way to test for new features in future by
 * trying to set them. */
 if (arg)
  return -EINVAL;

 tun->set_features = features;
 tun->dev->wanted_features &= ~TUN_USER_FEATURES;
 tun->dev->wanted_features |= features;
 netdev_update_features(tun->dev);

 return 0;
}

static void tun_detach_filter(struct tun_struct *tun, int n)
{
 int i;
 struct tun_file *tfile;

 for (i = 0; i < n; i++) {
  tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
  lock_sock(tfile->socket.sk);
  sk_detach_filter(tfile->socket.sk);
  release_sock(tfile->socket.sk);
 }

 tun->filter_attached = false;
}

static int tun_attach_filter(struct tun_struct *tun)
{
 int i, ret = 0;
 struct tun_file *tfile;

 for (i = 0; i < tun->numqueues; i++) {
  tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
  lock_sock(tfile->socket.sk);
  ret = sk_attach_filter(&tun->fprog, tfile->socket.sk);
  release_sock(tfile->socket.sk);
  if (ret) {
   tun_detach_filter(tun, i);
   return ret;
  }
 }

 tun->filter_attached = true;
 return ret;
}

static void tun_set_sndbuf(struct tun_struct *tun)
{
 struct tun_file *tfile;
 int i;

 for (i = 0; i < tun->numqueues; i++) {
  tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
  tfile->socket.sk->sk_sndbuf = tun->sndbuf;
 }
}

static int tun_set_queue(struct file *file, struct ifreq *ifr)
{
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct tun_struct *tun;
 int ret = 0;

 rtnl_lock();

 if (ifr->ifr_flags & IFF_ATTACH_QUEUE) {
  tun = tfile->detached;
  if (!tun) {
   ret = -EINVAL;
   goto unlock;
  }
  ret = security_tun_dev_attach_queue(tun->security);
  if (ret < 0)
   goto unlock;
  ret = tun_attach(tun, file, false, tun->flags & IFF_NAPI,
     tun->flags & IFF_NAPI_FRAGS, true);
 } else if (ifr->ifr_flags & IFF_DETACH_QUEUE) {
  tun = rtnl_dereference(tfile->tun);
  if (!tun || !(tun->flags & IFF_MULTI_QUEUE) || tfile->detached)
   ret = -EINVAL;
  else
   __tun_detach(tfile, false);
 } else
  ret = -EINVAL;

 if (ret >= 0)
  netdev_state_change(tun->dev);

unlock:
 rtnl_unlock();
 return ret;
}

static int tun_set_ebpf(struct tun_struct *tun, struct tun_prog __rcu **prog_p,
   void __user *data)
{
 struct bpf_prog *prog;
 int fd;

 if (copy_from_user(&fd, data, sizeof(fd)))
  return -EFAULT;

 if (fd == -1) {
  prog = NULL;
 } else {
  prog = bpf_prog_get_type(fd, BPF_PROG_TYPE_SOCKET_FILTER);
  if (IS_ERR(prog))
   return PTR_ERR(prog);
 }

 return __tun_set_ebpf(tun, prog_p, prog);
}

/* Return correct value for tun->dev->addr_len based on tun->dev->type. */
static unsigned char tun_get_addr_len(unsigned short type)
{
 switch (type) {
 case ARPHRD_IP6GRE:
 case ARPHRD_TUNNEL6:
  return sizeof(struct in6_addr);
 case ARPHRD_IPGRE:
 case ARPHRD_TUNNEL:
 case ARPHRD_SIT:
  return 4;
 case ARPHRD_ETHER:
  return ETH_ALEN;
 case ARPHRD_IEEE802154:
 case ARPHRD_IEEE802154_MONITOR:
  return IEEE802154_EXTENDED_ADDR_LEN;
 case ARPHRD_PHONET_PIPE:
 case ARPHRD_PPP:
 case ARPHRD_NONE:
  return 0;
 case ARPHRD_6LOWPAN:
  return EUI64_ADDR_LEN;
 case ARPHRD_FDDI:
  return FDDI_K_ALEN;
 case ARPHRD_HIPPI:
  return HIPPI_ALEN;
 case ARPHRD_IEEE802:
  return FC_ALEN;
 case ARPHRD_ROSE:
  return ROSE_ADDR_LEN;
 case ARPHRD_NETROM:
  return AX25_ADDR_LEN;
 case ARPHRD_LOCALTLK:
  return LTALK_ALEN;
 default:
  return 0;
 }
}

static long __tun_chr_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd,
       unsigned long arg, int ifreq_len)
{
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct net *net = sock_net(&tfile->sk);
 struct tun_struct *tun;
 void __user* argp = (void __user*)arg;
 unsigned int carrier;
 struct ifreq ifr;
 kuid_t owner;
 kgid_t group;
 int ifindex;
 int sndbuf;
 int ret;
 bool do_notify = false;

 if (cmd == TUNSETIFF || cmd == TUNSETQUEUE ||
     (_IOC_TYPE(cmd) == SOCK_IOC_TYPE && cmd != SIOCGSKNS)) {
  if (copy_from_user(&ifr, argp, ifreq_len))
   return -EFAULT;
 } else {
  memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
 }
 if (cmd == TUNGETFEATURES) {
  /* Currently this just means: "what IFF flags are valid?".
   * This is needed because we never checked for invalid flags on
   * TUNSETIFF.
 */
  return put_user(IFF_TUN | IFF_TAP | IFF_NO_CARRIER |
    TUN_FEATURES, (unsigned int __user*)argp);
 } else if (cmd == TUNSETQUEUE) {
  return tun_set_queue(file, &ifr);
 } else if (cmd == SIOCGSKNS) {
  if (!ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_ADMIN))
   return -EPERM;
  return open_related_ns(&net->ns, get_net_ns);
 }

 rtnl_lock();

 tun = tun_get(tfile);
 if (cmd == TUNSETIFF) {
  ret = -EEXIST;
  if (tun)
   goto unlock;

  ifr.ifr_name[IFNAMSIZ-1] = '\0';

  ret = tun_set_iff(net, file, &ifr);

  if (ret)
   goto unlock;

  if (copy_to_user(argp, &ifr, ifreq_len))
   ret = -EFAULT;
  goto unlock;
 }
 if (cmd == TUNSETIFINDEX) {
  ret = -EPERM;
  if (tun)
   goto unlock;

  ret = -EFAULT;
  if (copy_from_user(&ifindex, argp, sizeof(ifindex)))
   goto unlock;
  ret = -EINVAL;
  if (ifindex < 0)
   goto unlock;
  ret = 0;
  tfile->ifindex = ifindex;
  goto unlock;
 }

 ret = -EBADFD;
 if (!tun)
  goto unlock;

 netif_info(tun, drv, tun->dev, "tun_chr_ioctl cmd %u\n", cmd);

 net = dev_net(tun->dev);
 ret = 0;
 switch (cmd) {
 case TUNGETIFF:
  tun_get_iff(tun, &ifr);

  if (tfile->detached)
   ifr.ifr_flags |= IFF_DETACH_QUEUE;
  if (!tfile->socket.sk->sk_filter)
   ifr.ifr_flags |= IFF_NOFILTER;

  if (copy_to_user(argp, &ifr, ifreq_len))
   ret = -EFAULT;
  break;

 case TUNSETNOCSUM:
  /* Disable/Enable checksum */

  /* [unimplemented] */
  netif_info(tun, drv, tun->dev, "ignored: set checksum %s\n",
      arg ? "disabled" : "enabled");
  break;

 case TUNSETPERSIST:
  /* Disable/Enable persist mode. Keep an extra reference to the
   * module to prevent the module being unprobed.
 */
  if (arg && !(tun->flags & IFF_PERSIST)) {
   tun->flags |= IFF_PERSIST;
   __module_get(THIS_MODULE);
   do_notify = true;
  }
  if (!arg && (tun->flags & IFF_PERSIST)) {
   tun->flags &= ~IFF_PERSIST;
   module_put(THIS_MODULE);
   do_notify = true;
  }

  netif_info(tun, drv, tun->dev, "persist %s\n",
      arg ? "enabled" : "disabled");
  break;

 case TUNSETOWNER:
  /* Set owner of the device */
  owner = make_kuid(current_user_ns(), arg);
  if (!uid_valid(owner)) {
   ret = -EINVAL;
   break;
  }
  tun->owner = owner;
  do_notify = true;
  netif_info(tun, drv, tun->dev, "owner set to %u\n",
      from_kuid(&init_user_ns, tun->owner));
  break;

 case TUNSETGROUP:
  /* Set group of the device */
  group = make_kgid(current_user_ns(), arg);
  if (!gid_valid(group)) {
   ret = -EINVAL;
   break;
  }
  tun->group = group;
  do_notify = true;
  netif_info(tun, drv, tun->dev, "group set to %u\n",
      from_kgid(&init_user_ns, tun->group));
  break;

 case TUNSETLINK:
  /* Only allow setting the type when the interface is down */
  if (tun->dev->flags & IFF_UP) {
   netif_info(tun, drv, tun->dev,
       "Linktype set failed because interface is up\n");
   ret = -EBUSY;
  } else {
   ret = call_netdevice_notifiers(NETDEV_PRE_TYPE_CHANGE,
             tun->dev);
   ret = notifier_to_errno(ret);
   if (ret) {
    netif_info(tun, drv, tun->dev,
        "Refused to change device type\n");
    break;
   }
   tun->dev->type = (int) arg;
   tun->dev->addr_len = tun_get_addr_len(tun->dev->type);
   netif_info(tun, drv, tun->dev, "linktype set to %d\n",
       tun->dev->type);
   call_netdevice_notifiers(NETDEV_POST_TYPE_CHANGE,
       tun->dev);
  }
  break;

 case TUNSETDEBUG:
  tun->msg_enable = (u32)arg;
  break;

 case TUNSETOFFLOAD:
  ret = set_offload(tun, arg);
  break;

 case TUNSETTXFILTER:
  /* Can be set only for TAPs */
  ret = -EINVAL;
  if ((tun->flags & TUN_TYPE_MASK) != IFF_TAP)
   break;
  ret = update_filter(&tun->txflt, (void __user *)arg);
  break;

 case SIOCGIFHWADDR:
  /* Get hw address */
  netif_get_mac_address(&ifr.ifr_hwaddr, net, tun->dev->name);
  if (copy_to_user(argp, &ifr, ifreq_len))
   ret = -EFAULT;
  break;

 case SIOCSIFHWADDR:
  /* Set hw address */
  if (tun->dev->addr_len > sizeof(ifr.ifr_hwaddr)) {
   ret = -EINVAL;
   break;
  }
  ret = dev_set_mac_address_user(tun->dev,
            (struct sockaddr_storage *)&ifr.ifr_hwaddr,
            NULL);
  break;

 case TUNGETSNDBUF:
  sndbuf = tfile->socket.sk->sk_sndbuf;
  if (copy_to_user(argp, &sndbuf, sizeof(sndbuf)))
   ret = -EFAULT;
  break;

 case TUNSETSNDBUF:
  if (copy_from_user(&sndbuf, argp, sizeof(sndbuf))) {
   ret = -EFAULT;
   break;
  }
  if (sndbuf <= 0) {
   ret = -EINVAL;
   break;
  }

  tun->sndbuf = sndbuf;
  tun_set_sndbuf(tun);
  break;

 case TUNATTACHFILTER:
  /* Can be set only for TAPs */
  ret = -EINVAL;
  if ((tun->flags & TUN_TYPE_MASK) != IFF_TAP)
   break;
  ret = -EFAULT;
  if (copy_from_user(&tun->fprog, argp, sizeof(tun->fprog)))
   break;

  ret = tun_attach_filter(tun);
  break;

 case TUNDETACHFILTER:
  /* Can be set only for TAPs */
  ret = -EINVAL;
  if ((tun->flags & TUN_TYPE_MASK) != IFF_TAP)
   break;
  ret = 0;
  tun_detach_filter(tun, tun->numqueues);
  break;

 case TUNGETFILTER:
  ret = -EINVAL;
  if ((tun->flags & TUN_TYPE_MASK) != IFF_TAP)
   break;
  ret = -EFAULT;
  if (copy_to_user(argp, &tun->fprog, sizeof(tun->fprog)))
   break;
  ret = 0;
  break;

 case TUNSETSTEERINGEBPF:
  ret = tun_set_ebpf(tun, &tun->steering_prog, argp);
  break;

 case TUNSETFILTEREBPF:
  ret = tun_set_ebpf(tun, &tun->filter_prog, argp);
  break;

 case TUNSETCARRIER:
  ret = -EFAULT;
  if (copy_from_user(&carrier, argp, sizeof(carrier)))
   goto unlock;

  ret = tun_net_change_carrier(tun->dev, (bool)carrier);
  break;

 case TUNGETDEVNETNS:
  ret = -EPERM;
  if (!ns_capable(net->user_ns, CAP_NET_ADMIN))
   goto unlock;
  ret = open_related_ns(&net->ns, get_net_ns);
  break;

 default:
  ret = tun_vnet_ioctl(&tun->vnet_hdr_sz, &tun->flags, cmd, argp);
  break;
 }

 if (do_notify)
  netdev_state_change(tun->dev);

unlock:
 rtnl_unlock();
 if (tun)
  tun_put(tun);
 return ret;
}

static long tun_chr_ioctl(struct file *file,
     unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
 return __tun_chr_ioctl(file, cmd, arg, sizeof (struct ifreq));
}

#ifdef CONFIG_COMPAT
static long tun_chr_compat_ioctl(struct file *file,
    unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
 switch (cmd) {
 case TUNSETIFF:
 case TUNGETIFF:
 case TUNSETTXFILTER:
 case TUNGETSNDBUF:
 case TUNSETSNDBUF:
 case SIOCGIFHWADDR:
 case SIOCSIFHWADDR:
  arg = (unsigned long)compat_ptr(arg);
  break;
 default:
  arg = (compat_ulong_t)arg;
  break;
 }

 /*
  * compat_ifreq is shorter than ifreq, so we must not access beyond
  * the end of that structure. All fields that are used in this
  * driver are compatible though, we don't need to convert the
  * contents.
 */
 return __tun_chr_ioctl(file, cmd, arg, sizeof(struct compat_ifreq));
}
#endif /* CONFIG_COMPAT */

static int tun_chr_fasync(int fd, struct file *file, int on)
{
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 int ret;

 if (on) {
  ret = file_f_owner_allocate(file);
  if (ret)
   goto out;
 }

 if ((ret = fasync_helper(fd, file, on, &tfile->fasync)) < 0)
  goto out;

 if (on) {
  __f_setown(file, task_pid(current), PIDTYPE_TGID, 0);
  tfile->flags |= TUN_FASYNC;
 } else
  tfile->flags &= ~TUN_FASYNC;
 ret = 0;
out:
 return ret;
}

static int tun_chr_open(struct inode *inode, struct file * file)
{
 struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
 struct tun_file *tfile;

 tfile = (struct tun_file *)sk_alloc(net, AF_UNSPEC, GFP_KERNEL,
         &tun_proto, 0);
 if (!tfile)
  return -ENOMEM;
 if (ptr_ring_init(&tfile->tx_ring, 0, GFP_KERNEL)) {
  sk_free(&tfile->sk);
  return -ENOMEM;
 }

 mutex_init(&tfile->napi_mutex);
 RCU_INIT_POINTER(tfile->tun, NULL);
 tfile->flags = 0;
 tfile->ifindex = 0;

 init_waitqueue_head(&tfile->socket.wq.wait);

 tfile->socket.file = file;
 tfile->socket.ops = &tun_socket_ops;

 sock_init_data_uid(&tfile->socket, &tfile->sk, current_fsuid());

 tfile->sk.sk_write_space = tun_sock_write_space;
 tfile->sk.sk_sndbuf = INT_MAX;

 file->private_data = tfile;
 INIT_LIST_HEAD(&tfile->next);

 sock_set_flag(&tfile->sk, SOCK_ZEROCOPY);

 /* tun groks IOCB_NOWAIT just fine, mark it as such */
 file->f_mode |= FMODE_NOWAIT;
 return 0;
}

static int tun_chr_close(struct inode *inode, struct file *file)
{
 struct tun_file *tfile = file->private_data;

 tun_detach(tfile, true);

 return 0;
}

#ifdef CONFIG_PROC_FS
static void tun_chr_show_fdinfo(struct seq_file *m, struct file *file)
{
 struct tun_file *tfile = file->private_data;
 struct tun_struct *tun;
 struct ifreq ifr;

 memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));

 rtnl_lock();
 tun = tun_get(tfile);
 if (tun)
  tun_get_iff(tun, &ifr);
 rtnl_unlock();

 if (tun)
  tun_put(tun);

 seq_printf(m, "iff:\t%s\n", ifr.ifr_name);
}
#endif

static const struct file_operations tun_fops = {
 .owner = THIS_MODULE,
 .read_iter  = tun_chr_read_iter,
 .write_iter = tun_chr_write_iter,
 .poll = tun_chr_poll,
 .unlocked_ioctl = tun_chr_ioctl,
#ifdef CONFIG_COMPAT
 .compat_ioctl = tun_chr_compat_ioctl,
#endif
 .open = tun_chr_open,
 .release = tun_chr_close,
 .fasync = tun_chr_fasync,
#ifdef CONFIG_PROC_FS
 .show_fdinfo = tun_chr_show_fdinfo,
#endif
};

static struct miscdevice tun_miscdev = {
 .minor = TUN_MINOR,
 .name = "tun",
 .nodename = "net/tun",
 .fops = &tun_fops,
};

/* ethtool interface */

static void tun_default_link_ksettings(struct net_device *dev,
           struct ethtool_link_ksettings *cmd)
{
 ethtool_link_ksettings_zero_link_mode(cmd, supported);
 ethtool_link_ksettings_zero_link_mode(cmd, advertising);
 cmd->base.speed  = SPEED_10000;
 cmd->base.duplex = DUPLEX_FULL;
 cmd->base.port  = PORT_TP;
 cmd->base.phy_address = 0;
 cmd->base.autoneg = AUTONEG_DISABLE;
}

static int tun_get_link_ksettings(struct net_device *dev,
      struct ethtool_link_ksettings *cmd)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 memcpy(cmd, &tun->link_ksettings, sizeof(*cmd));
 return 0;
}

static int tun_set_link_ksettings(struct net_device *dev,
      const struct ethtool_link_ksettings *cmd)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 memcpy(&tun->link_ksettings, cmd, sizeof(*cmd));
 return 0;
}

static void tun_get_drvinfo(struct net_device *dev, struct ethtool_drvinfo *info)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 strscpy(info->driver, DRV_NAME, sizeof(info->driver));
 strscpy(info->version, DRV_VERSION, sizeof(info->version));

 switch (tun->flags & TUN_TYPE_MASK) {
 case IFF_TUN:
  strscpy(info->bus_info, "tun", sizeof(info->bus_info));
  break;
 case IFF_TAP:
  strscpy(info->bus_info, "tap", sizeof(info->bus_info));
  break;
 }
}

static u32 tun_get_msglevel(struct net_device *dev)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 return tun->msg_enable;
}

static void tun_set_msglevel(struct net_device *dev, u32 value)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 tun->msg_enable = value;
}

static int tun_get_coalesce(struct net_device *dev,
       struct ethtool_coalesce *ec,
       struct kernel_ethtool_coalesce *kernel_coal,
       struct netlink_ext_ack *extack)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 ec->rx_max_coalesced_frames = tun->rx_batched;

 return 0;
}

static int tun_set_coalesce(struct net_device *dev,
       struct ethtool_coalesce *ec,
       struct kernel_ethtool_coalesce *kernel_coal,
       struct netlink_ext_ack *extack)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 if (ec->rx_max_coalesced_frames > NAPI_POLL_WEIGHT)
  tun->rx_batched = NAPI_POLL_WEIGHT;
 else
  tun->rx_batched = ec->rx_max_coalesced_frames;

 return 0;
}

static void tun_get_channels(struct net_device *dev,
        struct ethtool_channels *channels)
{
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);

 channels->combined_count = tun->numqueues;
 channels->max_combined = tun->flags & IFF_MULTI_QUEUE ? MAX_TAP_QUEUES : 1;
}

static const struct ethtool_ops tun_ethtool_ops = {
 .supported_coalesce_params = ETHTOOL_COALESCE_RX_MAX_FRAMES,
 .get_drvinfo = tun_get_drvinfo,
 .get_msglevel = tun_get_msglevel,
 .set_msglevel = tun_set_msglevel,
 .get_link = ethtool_op_get_link,
 .get_channels   = tun_get_channels,
 .get_ts_info = ethtool_op_get_ts_info,
 .get_coalesce   = tun_get_coalesce,
 .set_coalesce   = tun_set_coalesce,
 .get_link_ksettings = tun_get_link_ksettings,
 .set_link_ksettings = tun_set_link_ksettings,
};

static int tun_queue_resize(struct tun_struct *tun)
{
 struct net_device *dev = tun->dev;
 struct tun_file *tfile;
 struct ptr_ring **rings;
 int n = tun->numqueues + tun->numdisabled;
 int ret, i;

 rings = kmalloc_array(n, sizeof(*rings), GFP_KERNEL);
 if (!rings)
  return -ENOMEM;

 for (i = 0; i < tun->numqueues; i++) {
  tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
  rings[i] = &tfile->tx_ring;
 }
 list_for_each_entry(tfile, &tun->disabled, next)
  rings[i++] = &tfile->tx_ring;

 ret = ptr_ring_resize_multiple_bh(rings, n,
       dev->tx_queue_len, GFP_KERNEL,
       tun_ptr_free);

 kfree(rings);
 return ret;
}

static int tun_device_event(struct notifier_block *unused,
       unsigned long event, void *ptr)
{
 struct net_device *dev = netdev_notifier_info_to_dev(ptr);
 struct tun_struct *tun = netdev_priv(dev);
 int i;

 if (dev->rtnl_link_ops != &tun_link_ops)
  return NOTIFY_DONE;

 switch (event) {
 case NETDEV_CHANGE_TX_QUEUE_LEN:
  if (tun_queue_resize(tun))
   return NOTIFY_BAD;
  break;
 case NETDEV_UP:
  for (i = 0; i < tun->numqueues; i++) {
   struct tun_file *tfile;

   tfile = rtnl_dereference(tun->tfiles[i]);
   tfile->socket.sk->sk_write_space(tfile->socket.sk);
  }
  break;
 default:
  break;
 }

 return NOTIFY_DONE;
}

static struct notifier_block tun_notifier_block __read_mostly = {
 .notifier_call = tun_device_event,
};

static int __init tun_init(void)
{
 int ret = 0;

 pr_info("%s, %s\n", DRV_DESCRIPTION, DRV_VERSION);

 ret = rtnl_link_register(&tun_link_ops);
 if (ret) {
  pr_err("Can't register link_ops\n");
  goto err_linkops;
 }

 ret = misc_register(&tun_miscdev);
 if (ret) {
  pr_err("Can't register misc device %d\n", TUN_MINOR);
  goto err_misc;
 }

 ret = register_netdevice_notifier(&tun_notifier_block);
 if (ret) {
  pr_err("Can't register netdevice notifier\n");
  goto err_notifier;
 }

 return  0;

err_notifier:
 misc_deregister(&tun_miscdev);
err_misc:
 rtnl_link_unregister(&tun_link_ops);
err_linkops:
 return ret;
}

static void __exit tun_cleanup(void)
{
 misc_deregister(&tun_miscdev);
 rtnl_link_unregister(&tun_link_ops);
 unregister_netdevice_notifier(&tun_notifier_block);
}

/* Get an underlying socket object from tun file.  Returns error unless file is
 * attached to a device.  The returned object works like a packet socket, it
 * can be used for sock_sendmsg/sock_recvmsg.  The caller is responsible for
 * holding a reference to the file for as long as the socket is in use. */
struct socket *tun_get_socket(struct file *file)
{
 struct tun_file *tfile;
 if (file->f_op != &tun_fops)
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 tfile = file->private_data;
 if (!tfile)
  return ERR_PTR(-EBADFD);
 return &tfile->socket;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(tun_get_socket);

struct ptr_ring *tun_get_tx_ring(struct file *file)
{
 struct tun_file *tfile;

 if (file->f_op != &tun_fops)
  return ERR_PTR(-EINVAL);
 tfile = file->private_data;
 if (!tfile)
  return ERR_PTR(-EBADFD);
 return &tfile->tx_ring;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(tun_get_tx_ring);

module_init(tun_init);
module_exit(tun_cleanup);
MODULE_DESCRIPTION(DRV_DESCRIPTION);
MODULE_AUTHOR(DRV_COPYRIGHT);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_ALIAS_MISCDEV(TUN_MINOR);
MODULE_ALIAS("devname:net/tun");
MODULE_IMPORT_NS("NETDEV_INTERNAL");