sys/netinet/ip_reass.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2015 Gleb Smirnoff <glebius@FreeBSD.org>
   3  * Copyright (c) 2015 Adrian Chadd <adrian@FreeBSD.org>
   4  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  16  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  17  *    without specific prior written permission.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  *      @(#)ip_input.c  8.2 (Berkeley) 1/4/94
  32  */
  33
  34 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #include "opt_rss.h"
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/eventhandler.h>
  42 #include <sys/hash.h>
  43 #include <sys/mbuf.h>
  44 #include <sys/malloc.h>
  45 #include <sys/limits.h>
  46 #include <sys/lock.h>
  47 #include <sys/mutex.h>
  48 #include <sys/sysctl.h>
  49
  50 #include <net/rss_config.h>
  51 #include <net/netisr.h>
  52 #include <net/vnet.h>
  53
  54 #include <netinet/in.h>
  55 #include <netinet/ip.h>
  56 #include <netinet/ip_var.h>
  57 #include <netinet/in_rss.h>
  58 #ifdef MAC
  59 #include <security/mac/mac_framework.h>
  60 #endif
  61
  62 SYSCTL_DECL(_net_inet_ip);
  63
  64 /*
  65  * Reassembly headers are stored in hash buckets.
  66  */
  67 #define IPREASS_NHASH_LOG2      10
  68 #define IPREASS_NHASH           (1 << IPREASS_NHASH_LOG2)
  69 #define IPREASS_HMASK           (IPREASS_NHASH - 1)
  70
  71 struct ipqbucket {
  72         TAILQ_HEAD(ipqhead, ipq) head;
  73         struct mtx               lock;
  74         int                      count;
  75 };
  76
  77 static VNET_DEFINE(struct ipqbucket, ipq[IPREASS_NHASH]);
  78 #define V_ipq           VNET(ipq)
  79 static VNET_DEFINE(uint32_t, ipq_hashseed);
  80 #define V_ipq_hashseed   VNET(ipq_hashseed)
  81
  82 #define IPQ_LOCK(i)     mtx_lock(&V_ipq[i].lock)
  83 #define IPQ_TRYLOCK(i)  mtx_trylock(&V_ipq[i].lock)
  84 #define IPQ_UNLOCK(i)   mtx_unlock(&V_ipq[i].lock)
  85 #define IPQ_LOCK_ASSERT(i)      mtx_assert(&V_ipq[i].lock, MA_OWNED)
  86
  87 static VNET_DEFINE(int, ipreass_maxbucketsize);
  88 #define V_ipreass_maxbucketsize VNET(ipreass_maxbucketsize)
  89
  90 void            ipreass_init(void);
  91 void            ipreass_drain(void);
  92 void            ipreass_slowtimo(void);
  93 #ifdef VIMAGE
  94 void            ipreass_destroy(void);
  95 #endif
  96 static int      sysctl_maxfragpackets(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  97 static int      sysctl_maxfragbucketsize(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
  98 static void     ipreass_zone_change(void *);
  99 static void     ipreass_drain_tomax(void);
 100 static void     ipq_free(struct ipqbucket *, struct ipq *);
 101 static struct ipq * ipq_reuse(int);
 102
 103 static inline void
 104 ipq_timeout(struct ipqbucket *bucket, struct ipq *fp)
 105 {
 106
 107         IPSTAT_ADD(ips_fragtimeout, fp->ipq_nfrags);
 108         ipq_free(bucket, fp);
 109 }
 110
 111 static inline void
 112 ipq_drop(struct ipqbucket *bucket, struct ipq *fp)
 113 {
 114
 115         IPSTAT_ADD(ips_fragdropped, fp->ipq_nfrags);
 116         ipq_free(bucket, fp);
 117 }
 118
 119 /*
 120  * By default, limit the number of IP fragments across all reassembly
 121  * queues to  1/32 of the total number of mbuf clusters.
 122  *
 123  * Limit the total number of reassembly queues per VNET to the
 124  * IP fragment limit, but ensure the limit will not allow any bucket
 125  * to grow above 100 items. (The bucket limit is
 126  * IP_MAXFRAGPACKETS / (IPREASS_NHASH / 2), so the 50 is the correct
 127  * multiplier to reach a 100-item limit.)
 128  * The 100-item limit was chosen as brief testing seems to show that
 129  * this produces "reasonable" performance on some subset of systems
 130  * under DoS attack.
 131  */
 132 #define IP_MAXFRAGS             (nmbclusters / 32)
 133 #define IP_MAXFRAGPACKETS       (imin(IP_MAXFRAGS, IPREASS_NHASH * 50))
 134
 135 static int              maxfrags;
 136 static volatile u_int   nfrags;
 137 SYSCTL_INT(_net_inet_ip, OID_AUTO, maxfrags, CTLFLAG_RW,
 138     &maxfrags, 0,
 139     "Maximum number of IPv4 fragments allowed across all reassembly queues");
 140 SYSCTL_UINT(_net_inet_ip, OID_AUTO, curfrags, CTLFLAG_RD,
 141     __DEVOLATILE(u_int *, &nfrags), 0,
 142     "Current number of IPv4 fragments across all reassembly queues");
 143
 144 static VNET_DEFINE(uma_zone_t, ipq_zone);
 145 #define V_ipq_zone      VNET(ipq_zone)
 146 SYSCTL_PROC(_net_inet_ip, OID_AUTO, maxfragpackets, CTLFLAG_VNET |
 147     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW, NULL, 0, sysctl_maxfragpackets, "I",
 148     "Maximum number of IPv4 fragment reassembly queue entries");
 149 SYSCTL_UMA_CUR(_net_inet_ip, OID_AUTO, fragpackets, CTLFLAG_VNET,
 150     &VNET_NAME(ipq_zone),
 151     "Current number of IPv4 fragment reassembly queue entries");
 152
 153 static VNET_DEFINE(int, noreass);
 154 #define V_noreass       VNET(noreass)
 155
 156 static VNET_DEFINE(int, maxfragsperpacket);
 157 #define V_maxfragsperpacket     VNET(maxfragsperpacket)
 158 SYSCTL_INT(_net_inet_ip, OID_AUTO, maxfragsperpacket, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
 159     &VNET_NAME(maxfragsperpacket), 0,
 160     "Maximum number of IPv4 fragments allowed per packet");
 161 SYSCTL_PROC(_net_inet_ip, OID_AUTO, maxfragbucketsize,
 162     CTLFLAG_VNET | CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RW, NULL, 0,
 163     sysctl_maxfragbucketsize, "I",
 164     "Maximum number of IPv4 fragment reassembly queue entries per bucket");
 165
 166 /*
 167  * Take incoming datagram fragment and try to reassemble it into
 168  * whole datagram.  If the argument is the first fragment or one
 169  * in between the function will return NULL and store the mbuf
 170  * in the fragment chain.  If the argument is the last fragment
 171  * the packet will be reassembled and the pointer to the new
 172  * mbuf returned for further processing.  Only m_tags attached
 173  * to the first packet/fragment are preserved.
 174  * The IP header is *NOT* adjusted out of iplen.
 175  */
 176 #define M_IP_FRAG       M_PROTO9
 177 struct mbuf *
 178 ip_reass(struct mbuf *m)
 179 {
 180         struct ip *ip;
 181         struct mbuf *p, *q, *nq, *t;
 182         struct ipq *fp;
 183         struct ipqhead *head;
 184         int i, hlen, next, tmpmax;
 185         u_int8_t ecn, ecn0;
 186         uint32_t hash, hashkey[3];
 187 #ifdef  RSS
 188         uint32_t rss_hash, rss_type;
 189 #endif
 190
 191         /*
 192          * If no reassembling or maxfragsperpacket are 0,
 193          * never accept fragments.
 194          * Also, drop packet if it would exceed the maximum
 195          * number of fragments.
 196          */
 197         tmpmax = maxfrags;
 198         if (V_noreass == 1 || V_maxfragsperpacket == 0 ||
 199             (tmpmax >= 0 && nfrags >= (u_int)tmpmax)) {
 200                 IPSTAT_INC(ips_fragments);
 201                 IPSTAT_INC(ips_fragdropped);
 202                 m_freem(m);
 203                 return (NULL);
 204         }
 205
 206         ip = mtod(m, struct ip *);
 207         hlen = ip->ip_hl << 2;
 208
 209         /*
 210          * Adjust ip_len to not reflect header,
 211          * convert offset of this to bytes.
 212          */
 213         ip->ip_len = htons(ntohs(ip->ip_len) - hlen);
 214         /*
 215          * Make sure that fragments have a data length
 216          * that's a non-zero multiple of 8 bytes, unless
 217          * this is the last fragment.
 218          */
 219         if (ip->ip_len == htons(0) ||
 220             ((ip->ip_off & htons(IP_MF)) && (ntohs(ip->ip_len) & 0x7) != 0)) {
 221                 IPSTAT_INC(ips_toosmall); /* XXX */
 222                 IPSTAT_INC(ips_fragdropped);
 223                 m_freem(m);
 224                 return (NULL);
 225         }
 226         if (ip->ip_off & htons(IP_MF))
 227                 m->m_flags |= M_IP_FRAG;
 228         else
 229                 m->m_flags &= ~M_IP_FRAG;
 230         ip->ip_off = htons(ntohs(ip->ip_off) << 3);
 231
 232         /*
 233          * Attempt reassembly; if it succeeds, proceed.
 234          * ip_reass() will return a different mbuf.
 235          */
 236         IPSTAT_INC(ips_fragments);
 237         m->m_pkthdr.PH_loc.ptr = ip;
 238
 239         /*
 240          * Presence of header sizes in mbufs
 241          * would confuse code below.
 242          */
 243         m->m_data += hlen;
 244         m->m_len -= hlen;
 245
 246         hashkey[0] = ip->ip_src.s_addr;
 247         hashkey[1] = ip->ip_dst.s_addr;
 248         hashkey[2] = (uint32_t)ip->ip_p << 16;
 249         hashkey[2] += ip->ip_id;
 250         hash = jenkins_hash32(hashkey, nitems(hashkey), V_ipq_hashseed);
 251         hash &= IPREASS_HMASK;
 252         head = &V_ipq[hash].head;
 253         IPQ_LOCK(hash);
 254
 255         /*
 256          * Look for queue of fragments
 257          * of this datagram.
 258          */
 259         TAILQ_FOREACH(fp, head, ipq_list)
 260                 if (ip->ip_id == fp->ipq_id &&
 261                     ip->ip_src.s_addr == fp->ipq_src.s_addr &&
 262                     ip->ip_dst.s_addr == fp->ipq_dst.s_addr &&
 263 #ifdef MAC
 264                     mac_ipq_match(m, fp) &&
 265 #endif
 266                     ip->ip_p == fp->ipq_p)
 267                         break;
 268         /*
 269          * If first fragment to arrive, create a reassembly queue.
 270          */
 271         if (fp == NULL) {
 272                 if (V_ipq[hash].count < V_ipreass_maxbucketsize)
 273                         fp = uma_zalloc(V_ipq_zone, M_NOWAIT);
 274                 if (fp == NULL)
 275                         fp = ipq_reuse(hash);
 276                 if (fp == NULL)
 277                         goto dropfrag;
 278 #ifdef MAC
 279                 if (mac_ipq_init(fp, M_NOWAIT) != 0) {
 280                         uma_zfree(V_ipq_zone, fp);
 281                         fp = NULL;
 282                         goto dropfrag;
 283                 }
 284                 mac_ipq_create(m, fp);
 285 #endif
 286                 TAILQ_INSERT_HEAD(head, fp, ipq_list);
 287                 V_ipq[hash].count++;
 288                 fp->ipq_nfrags = 1;
 289                 atomic_add_int(&nfrags, 1);
 290                 fp->ipq_ttl = IPFRAGTTL;
 291                 fp->ipq_p = ip->ip_p;
 292                 fp->ipq_id = ip->ip_id;
 293                 fp->ipq_src = ip->ip_src;
 294                 fp->ipq_dst = ip->ip_dst;
 295                 fp->ipq_frags = m;
 296                 if (m->m_flags & M_IP_FRAG)
 297                         fp->ipq_maxoff = -1;
 298                 else
 299                         fp->ipq_maxoff = ntohs(ip->ip_off) + ntohs(ip->ip_len);
 300                 m->m_nextpkt = NULL;
 301                 goto done;
 302         } else {
 303                 /*
 304                  * If we already saw the last fragment, make sure
 305                  * this fragment's offset looks sane. Otherwise, if
 306                  * this is the last fragment, record its endpoint.
 307                  */
 308                 if (fp->ipq_maxoff > 0) {
 309                         i = ntohs(ip->ip_off) + ntohs(ip->ip_len);
 310                         if (((m->m_flags & M_IP_FRAG) && i >= fp->ipq_maxoff) ||
 311                             ((m->m_flags & M_IP_FRAG) == 0 &&
 312                             i != fp->ipq_maxoff)) {
 313                                 fp = NULL;
 314                                 goto dropfrag;
 315                         }
 316                 } else if ((m->m_flags & M_IP_FRAG) == 0)
 317                         fp->ipq_maxoff = ntohs(ip->ip_off) + ntohs(ip->ip_len);
 318                 fp->ipq_nfrags++;
 319                 atomic_add_int(&nfrags, 1);
 320 #ifdef MAC
 321                 mac_ipq_update(m, fp);
 322 #endif
 323         }
 324
 325 #define GETIP(m)        ((struct ip*)((m)->m_pkthdr.PH_loc.ptr))
 326
 327         /*
 328          * Handle ECN by comparing this segment with the first one;
 329          * if CE is set, do not lose CE.
 330          * drop if CE and not-ECT are mixed for the same packet.
 331          */
 332         ecn = ip->ip_tos & IPTOS_ECN_MASK;
 333         ecn0 = GETIP(fp->ipq_frags)->ip_tos & IPTOS_ECN_MASK;
 334         if (ecn == IPTOS_ECN_CE) {
 335                 if (ecn0 == IPTOS_ECN_NOTECT)
 336                         goto dropfrag;
 337                 if (ecn0 != IPTOS_ECN_CE)
 338                         GETIP(fp->ipq_frags)->ip_tos |= IPTOS_ECN_CE;
 339         }
 340         if (ecn == IPTOS_ECN_NOTECT && ecn0 != IPTOS_ECN_NOTECT)
 341                 goto dropfrag;
 342
 343         /*
 344          * Find a segment which begins after this one does.
 345          */
 346         for (p = NULL, q = fp->ipq_frags; q; p = q, q = q->m_nextpkt)
 347                 if (ntohs(GETIP(q)->ip_off) > ntohs(ip->ip_off))
 348                         break;
 349
 350         /*
 351          * If there is a preceding segment, it may provide some of
 352          * our data already.  If so, drop the data from the incoming
 353          * segment.  If it provides all of our data, drop us, otherwise
 354          * stick new segment in the proper place.
 355          *
 356          * If some of the data is dropped from the preceding
 357          * segment, then it's checksum is invalidated.
 358          */
 359         if (p) {
 360                 i = ntohs(GETIP(p)->ip_off) + ntohs(GETIP(p)->ip_len) -
 361                     ntohs(ip->ip_off);
 362                 if (i > 0) {
 363                         if (i >= ntohs(ip->ip_len))
 364                                 goto dropfrag;
 365                         m_adj(m, i);
 366                         m->m_pkthdr.csum_flags = 0;
 367                         ip->ip_off = htons(ntohs(ip->ip_off) + i);
 368                         ip->ip_len = htons(ntohs(ip->ip_len) - i);
 369                 }
 370                 m->m_nextpkt = p->m_nextpkt;
 371                 p->m_nextpkt = m;
 372         } else {
 373                 m->m_nextpkt = fp->ipq_frags;
 374                 fp->ipq_frags = m;
 375         }
 376
 377         /*
 378          * While we overlap succeeding segments trim them or,
 379          * if they are completely covered, dequeue them.
 380          */
 381         for (; q != NULL && ntohs(ip->ip_off) + ntohs(ip->ip_len) >
 382             ntohs(GETIP(q)->ip_off); q = nq) {
 383                 i = (ntohs(ip->ip_off) + ntohs(ip->ip_len)) -
 384                     ntohs(GETIP(q)->ip_off);
 385                 if (i < ntohs(GETIP(q)->ip_len)) {
 386                         GETIP(q)->ip_len = htons(ntohs(GETIP(q)->ip_len) - i);
 387                         GETIP(q)->ip_off = htons(ntohs(GETIP(q)->ip_off) + i);
 388                         m_adj(q, i);
 389                         q->m_pkthdr.csum_flags = 0;
 390                         break;
 391                 }
 392                 nq = q->m_nextpkt;
 393                 m->m_nextpkt = nq;
 394                 IPSTAT_INC(ips_fragdropped);
 395                 fp->ipq_nfrags--;
 396                 atomic_subtract_int(&nfrags, 1);
 397                 m_freem(q);
 398         }
 399
 400         /*
 401          * Check for complete reassembly and perform frag per packet
 402          * limiting.
 403          *
 404          * Frag limiting is performed here so that the nth frag has
 405          * a chance to complete the packet before we drop the packet.
 406          * As a result, n+1 frags are actually allowed per packet, but
 407          * only n will ever be stored. (n = maxfragsperpacket.)
 408          *
 409          */
 410         next = 0;
 411         for (p = NULL, q = fp->ipq_frags; q; p = q, q = q->m_nextpkt) {
 412                 if (ntohs(GETIP(q)->ip_off) != next) {
 413                         if (fp->ipq_nfrags > V_maxfragsperpacket)
 414                                 ipq_drop(&V_ipq[hash], fp);
 415                         goto done;
 416                 }
 417                 next += ntohs(GETIP(q)->ip_len);
 418         }
 419         /* Make sure the last packet didn't have the IP_MF flag */
 420         if (p->m_flags & M_IP_FRAG) {
 421                 if (fp->ipq_nfrags > V_maxfragsperpacket)
 422                         ipq_drop(&V_ipq[hash], fp);
 423                 goto done;
 424         }
 425
 426         /*
 427          * Reassembly is complete.  Make sure the packet is a sane size.
 428          */
 429         q = fp->ipq_frags;
 430         ip = GETIP(q);
 431         if (next + (ip->ip_hl << 2) > IP_MAXPACKET) {
 432                 IPSTAT_INC(ips_toolong);
 433                 ipq_drop(&V_ipq[hash], fp);
 434                 goto done;
 435         }
 436
 437         /*
 438          * Concatenate fragments.
 439          */
 440         m = q;
 441         t = m->m_next;
 442         m->m_next = NULL;
 443         m_cat(m, t);
 444         nq = q->m_nextpkt;
 445         q->m_nextpkt = NULL;
 446         for (q = nq; q != NULL; q = nq) {
 447                 nq = q->m_nextpkt;
 448                 q->m_nextpkt = NULL;
 449                 m->m_pkthdr.csum_flags &= q->m_pkthdr.csum_flags;
 450                 m->m_pkthdr.csum_data += q->m_pkthdr.csum_data;
 451                 m_demote_pkthdr(q);
 452                 m_cat(m, q);
 453         }
 454         /*
 455          * In order to do checksumming faster we do 'end-around carry' here
 456          * (and not in for{} loop), though it implies we are not going to
 457          * reassemble more than 64k fragments.
 458          */
 459         while (m->m_pkthdr.csum_data & 0xffff0000)
 460                 m->m_pkthdr.csum_data = (m->m_pkthdr.csum_data & 0xffff) +
 461                     (m->m_pkthdr.csum_data >> 16);
 462         atomic_subtract_int(&nfrags, fp->ipq_nfrags);
 463 #ifdef MAC
 464         mac_ipq_reassemble(fp, m);
 465         mac_ipq_destroy(fp);
 466 #endif
 467
 468         /*
 469          * Create header for new ip packet by modifying header of first
 470          * packet;  dequeue and discard fragment reassembly header.
 471          * Make header visible.
 472          */
 473         ip->ip_len = htons((ip->ip_hl << 2) + next);
 474         ip->ip_src = fp->ipq_src;
 475         ip->ip_dst = fp->ipq_dst;
 476         TAILQ_REMOVE(head, fp, ipq_list);
 477         V_ipq[hash].count--;
 478         uma_zfree(V_ipq_zone, fp);
 479         m->m_len += (ip->ip_hl << 2);
 480         m->m_data -= (ip->ip_hl << 2);
 481         /* some debugging cruft by sklower, below, will go away soon */
 482         if (m->m_flags & M_PKTHDR)      /* XXX this should be done elsewhere */
 483                 m_fixhdr(m);
 484         IPSTAT_INC(ips_reassembled);
 485         IPQ_UNLOCK(hash);
 486
 487 #ifdef  RSS
 488         /*
 489          * Query the RSS layer for the flowid / flowtype for the
 490          * mbuf payload.
 491          *
 492          * For now, just assume we have to calculate a new one.
 493          * Later on we should check to see if the assigned flowid matches
 494          * what RSS wants for the given IP protocol and if so, just keep it.
 495          *
 496          * We then queue into the relevant netisr so it can be dispatched
 497          * to the correct CPU.
 498          *
 499          * Note - this may return 1, which means the flowid in the mbuf
 500          * is correct for the configured RSS hash types and can be used.
 501          */
 502         if (rss_mbuf_software_hash_v4(m, 0, &rss_hash, &rss_type) == 0) {
 503                 m->m_pkthdr.flowid = rss_hash;
 504                 M_HASHTYPE_SET(m, rss_type);
 505         }
 506
 507         /*
 508          * Queue/dispatch for reprocessing.
 509          *
 510          * Note: this is much slower than just handling the frame in the
 511          * current receive context.  It's likely worth investigating
 512          * why this is.
 513          */
 514         netisr_dispatch(NETISR_IP_DIRECT, m);
 515         return (NULL);
 516 #endif
 517
 518         /* Handle in-line */
 519         return (m);
 520
 521 dropfrag:
 522         IPSTAT_INC(ips_fragdropped);
 523         if (fp != NULL) {
 524                 fp->ipq_nfrags--;
 525                 atomic_subtract_int(&nfrags, 1);
 526         }
 527         m_freem(m);
 528 done:
 529         IPQ_UNLOCK(hash);
 530         return (NULL);
 531
 532 #undef GETIP
 533 }
 534
 535 /*
 536  * Initialize IP reassembly structures.
 537  */
 538 void
 539 ipreass_init(void)
 540 {
 541         int max;
 542
 543         for (int i = 0; i < IPREASS_NHASH; i++) {
 544                 TAILQ_INIT(&V_ipq[i].head);
 545                 mtx_init(&V_ipq[i].lock, "IP reassembly", NULL,
 546                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
 547                 V_ipq[i].count = 0;
 548         }
 549         V_ipq_hashseed = arc4random();
 550         V_maxfragsperpacket = 16;
 551         V_ipq_zone = uma_zcreate("ipq", sizeof(struct ipq), NULL, NULL, NULL,
 552             NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
 553         max = IP_MAXFRAGPACKETS;
 554         max = uma_zone_set_max(V_ipq_zone, max);
 555         V_ipreass_maxbucketsize = imax(max / (IPREASS_NHASH / 2), 1);
 556
 557         if (IS_DEFAULT_VNET(curvnet)) {
 558                 maxfrags = IP_MAXFRAGS;
 559                 EVENTHANDLER_REGISTER(nmbclusters_change, ipreass_zone_change,
 560                     NULL, EVENTHANDLER_PRI_ANY);
 561         }
 562 }
 563
 564 /*
 565  * If a timer expires on a reassembly queue, discard it.
 566  */
 567 void
 568 ipreass_slowtimo(void)
 569 {
 570         struct ipq *fp, *tmp;
 571
 572         for (int i = 0; i < IPREASS_NHASH; i++) {
 573                 IPQ_LOCK(i);
 574                 TAILQ_FOREACH_SAFE(fp, &V_ipq[i].head, ipq_list, tmp)
 575                 if (--fp->ipq_ttl == 0)
 576                                 ipq_timeout(&V_ipq[i], fp);
 577                 IPQ_UNLOCK(i);
 578         }
 579 }
 580
 581 /*
 582  * Drain off all datagram fragments.
 583  */
 584 void
 585 ipreass_drain(void)
 586 {
 587
 588         for (int i = 0; i < IPREASS_NHASH; i++) {
 589                 IPQ_LOCK(i);
 590                 while(!TAILQ_EMPTY(&V_ipq[i].head))
 591                         ipq_drop(&V_ipq[i], TAILQ_FIRST(&V_ipq[i].head));
 592                 KASSERT(V_ipq[i].count == 0,
 593                     ("%s: V_ipq[%d] count %d (V_ipq=%p)", __func__, i,
 594                     V_ipq[i].count, V_ipq));
 595                 IPQ_UNLOCK(i);
 596         }
 597 }
 598
 599 #ifdef VIMAGE
 600 /*
 601  * Destroy IP reassembly structures.
 602  */
 603 void
 604 ipreass_destroy(void)
 605 {
 606
 607         ipreass_drain();
 608         uma_zdestroy(V_ipq_zone);
 609         for (int i = 0; i < IPREASS_NHASH; i++)
 610                 mtx_destroy(&V_ipq[i].lock);
 611 }
 612 #endif
 613
 614 /*
 615  * After maxnipq has been updated, propagate the change to UMA.  The UMA zone
 616  * max has slightly different semantics than the sysctl, for historical
 617  * reasons.
 618  */
 619 static void
 620 ipreass_drain_tomax(void)
 621 {
 622         struct ipq *fp;
 623         int target;
 624
 625         /*
 626          * Make sure each bucket is under the new limit. If
 627          * necessary, drop enough of the oldest elements from
 628          * each bucket to get under the new limit.
 629          */
 630         for (int i = 0; i < IPREASS_NHASH; i++) {
 631                 IPQ_LOCK(i);
 632                 while (V_ipq[i].count > V_ipreass_maxbucketsize &&
 633                     (fp = TAILQ_LAST(&V_ipq[i].head, ipqhead)) != NULL)
 634                         ipq_timeout(&V_ipq[i], fp);
 635                 IPQ_UNLOCK(i);
 636         }
 637
 638         /*
 639          * If we are over the maximum number of fragments,
 640          * drain off enough to get down to the new limit,
 641          * stripping off last elements on queues.  Every
 642          * run we strip the oldest element from each bucket.
 643          */
 644         target = uma_zone_get_max(V_ipq_zone);
 645         while (uma_zone_get_cur(V_ipq_zone) > target) {
 646                 for (int i = 0; i < IPREASS_NHASH; i++) {
 647                         IPQ_LOCK(i);
 648                         fp = TAILQ_LAST(&V_ipq[i].head, ipqhead);
 649                         if (fp != NULL)
 650                                 ipq_timeout(&V_ipq[i], fp);
 651                         IPQ_UNLOCK(i);
 652                 }
 653         }
 654 }
 655
 656 static void
 657 ipreass_zone_change(void *tag)
 658 {
 659         VNET_ITERATOR_DECL(vnet_iter);
 660         int max;
 661
 662         maxfrags = IP_MAXFRAGS;
 663         max = IP_MAXFRAGPACKETS;
 664         VNET_LIST_RLOCK_NOSLEEP();
 665         VNET_FOREACH(vnet_iter) {
 666                 CURVNET_SET(vnet_iter);
 667                 max = uma_zone_set_max(V_ipq_zone, max);
 668                 V_ipreass_maxbucketsize = imax(max / (IPREASS_NHASH / 2), 1);
 669                 ipreass_drain_tomax();
 670                 CURVNET_RESTORE();
 671         }
 672         VNET_LIST_RUNLOCK_NOSLEEP();
 673 }
 674
 675 /*
 676  * Change the limit on the UMA zone, or disable the fragment allocation
 677  * at all.  Since 0 and -1 is a special values here, we need our own handler,
 678  * instead of sysctl_handle_uma_zone_max().
 679  */
 680 static int
 681 sysctl_maxfragpackets(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 682 {
 683         int error, max;
 684
 685         if (V_noreass == 0) {
 686                 max = uma_zone_get_max(V_ipq_zone);
 687                 if (max == 0)
 688                         max = -1;
 689         } else
 690                 max = 0;
 691         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
 692         if (error || !req->newptr)
 693                 return (error);
 694         if (max > 0) {
 695                 /*
 696                  * XXXRW: Might be a good idea to sanity check the argument
 697                  * and place an extreme upper bound.
 698                  */
 699                 max = uma_zone_set_max(V_ipq_zone, max);
 700                 V_ipreass_maxbucketsize = imax(max / (IPREASS_NHASH / 2), 1);
 701                 ipreass_drain_tomax();
 702                 V_noreass = 0;
 703         } else if (max == 0) {
 704                 V_noreass = 1;
 705                 ipreass_drain();
 706         } else if (max == -1) {
 707                 V_noreass = 0;
 708                 uma_zone_set_max(V_ipq_zone, 0);
 709                 V_ipreass_maxbucketsize = INT_MAX;
 710         } else
 711                 return (EINVAL);
 712         return (0);
 713 }
 714
 715 /*
 716  * Seek for old fragment queue header that can be reused.  Try to
 717  * reuse a header from currently locked hash bucket.
 718  */
 719 static struct ipq *
 720 ipq_reuse(int start)
 721 {
 722         struct ipq *fp;
 723         int bucket, i;
 724
 725         IPQ_LOCK_ASSERT(start);
 726
 727         for (i = 0; i < IPREASS_NHASH; i++) {
 728                 bucket = (start + i) % IPREASS_NHASH;
 729                 if (bucket != start && IPQ_TRYLOCK(bucket) == 0)
 730                         continue;
 731                 fp = TAILQ_LAST(&V_ipq[bucket].head, ipqhead);
 732                 if (fp) {
 733                         struct mbuf *m;
 734
 735                         IPSTAT_ADD(ips_fragtimeout, fp->ipq_nfrags);
 736                         atomic_subtract_int(&nfrags, fp->ipq_nfrags);
 737                         while (fp->ipq_frags) {
 738                                 m = fp->ipq_frags;
 739                                 fp->ipq_frags = m->m_nextpkt;
 740                                 m_freem(m);
 741                         }
 742                         TAILQ_REMOVE(&V_ipq[bucket].head, fp, ipq_list);
 743                         V_ipq[bucket].count--;
 744                         if (bucket != start)
 745                                 IPQ_UNLOCK(bucket);
 746                         break;
 747                 }
 748                 if (bucket != start)
 749                         IPQ_UNLOCK(bucket);
 750         }
 751         IPQ_LOCK_ASSERT(start);
 752         return (fp);
 753 }
 754
 755 /*
 756  * Free a fragment reassembly header and all associated datagrams.
 757  */
 758 static void
 759 ipq_free(struct ipqbucket *bucket, struct ipq *fp)
 760 {
 761         struct mbuf *q;
 762
 763         atomic_subtract_int(&nfrags, fp->ipq_nfrags);
 764         while (fp->ipq_frags) {
 765                 q = fp->ipq_frags;
 766                 fp->ipq_frags = q->m_nextpkt;
 767                 m_freem(q);
 768         }
 769         TAILQ_REMOVE(&bucket->head, fp, ipq_list);
 770         bucket->count--;
 771         uma_zfree(V_ipq_zone, fp);
 772 }
 773
 774 /*
 775  * Get or set the maximum number of reassembly queues per bucket.
 776  */
 777 static int
 778 sysctl_maxfragbucketsize(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 779 {
 780         int error, max;
 781
 782         max = V_ipreass_maxbucketsize;
 783         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
 784         if (error || !req->newptr)
 785                 return (error);
 786         if (max <= 0)
 787                 return (EINVAL);
 788         V_ipreass_maxbucketsize = max;
 789         ipreass_drain_tomax();
 790         return (0);
 791 }