xref: /DragonOS/kernel/src/net/mod.rs (revision 13776c114b15c406b1e0aaeeb71812ea6e471d2e)
1*13776c11Slogin use core::{
2*13776c11Slogin     fmt::{self, Debug},
3*13776c11Slogin     sync::atomic::AtomicUsize,
4*13776c11Slogin };
54454d1a2Slogin 
6*13776c11Slogin use alloc::{boxed::Box, collections::BTreeMap, sync::Arc};
7*13776c11Slogin 
8*13776c11Slogin use crate::{driver::net::NetDriver, libs::rwlock::RwLock, syscall::SystemError};
9*13776c11Slogin use smoltcp::wire::IpEndpoint;
10*13776c11Slogin 
11*13776c11Slogin use self::socket::SocketMetadata;
12*13776c11Slogin 
13*13776c11Slogin pub mod endpoints;
14*13776c11Slogin pub mod net_core;
15*13776c11Slogin pub mod socket;
16*13776c11Slogin 
17*13776c11Slogin lazy_static! {
18*13776c11Slogin     /// @brief 所有网络接口的列表
19*13776c11Slogin     pub static ref NET_DRIVERS: RwLock<BTreeMap<usize, Arc<dyn NetDriver>>> = RwLock::new(BTreeMap::new());
20*13776c11Slogin }
21*13776c11Slogin 
22*13776c11Slogin /// @brief 生成网络接口的id (全局自增)
23*13776c11Slogin pub fn generate_iface_id() -> usize {
24*13776c11Slogin     static IFACE_ID: AtomicUsize = AtomicUsize::new(0);
25*13776c11Slogin     return IFACE_ID
26*13776c11Slogin         .fetch_add(1, core::sync::atomic::Ordering::SeqCst)
27*13776c11Slogin         .into();
28*13776c11Slogin }
29*13776c11Slogin 
30*13776c11Slogin /// @brief 用于指定socket的关闭类型
31*13776c11Slogin #[derive(Debug, Clone)]
32*13776c11Slogin pub enum ShutdownType {
33*13776c11Slogin     ShutRd,   // Disables further receive operations.
34*13776c11Slogin     ShutWr,   // Disables further send operations.
35*13776c11Slogin     ShutRdwr, // Disables further send and receive operations.
36*13776c11Slogin }
37*13776c11Slogin 
38*13776c11Slogin #[derive(Debug, Clone)]
39*13776c11Slogin pub enum Endpoint {
40*13776c11Slogin     /// 链路层端点
41*13776c11Slogin     LinkLayer(endpoints::LinkLayerEndpoint),
42*13776c11Slogin     /// 网络层端点
43*13776c11Slogin     Ip(IpEndpoint),
44*13776c11Slogin     // todo: 增加NetLink机制后,增加NetLink端点
45*13776c11Slogin }
464454d1a2Slogin 
474454d1a2Slogin pub trait Socket: Sync + Send + Debug {
48*13776c11Slogin     /// @brief 从socket中读取数据,如果socket是阻塞的,那么直到读取到数据才返回
49*13776c11Slogin     ///
50*13776c11Slogin     /// @param buf 读取到的数据存放的缓冲区
51*13776c11Slogin     ///
52*13776c11Slogin     /// @return - 成功:(返回读取的数据的长度,读取数据的端点).
53*13776c11Slogin     ///         - 失败:错误码
54*13776c11Slogin     fn read(&self, buf: &mut [u8]) -> Result<(usize, Endpoint), SystemError>;
554454d1a2Slogin 
56*13776c11Slogin     /// @brief 向socket中写入数据。如果socket是阻塞的,那么直到写入的数据全部写入socket中才返回
57*13776c11Slogin     ///
58*13776c11Slogin     /// @param buf 要写入的数据
59*13776c11Slogin     /// @param to 要写入的目的端点,如果是None,那么写入的数据将会被丢弃
60*13776c11Slogin     ///
61*13776c11Slogin     /// @return 返回写入的数据的长度
62*13776c11Slogin     fn write(&self, buf: &[u8], to: Option<Endpoint>) -> Result<usize, SystemError>;
63*13776c11Slogin 
64*13776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的connect函数,用于连接到指定的远程服务器端点
65*13776c11Slogin     ///
66*13776c11Slogin     /// It is used to establish a connection to a remote server.
67*13776c11Slogin     /// When a socket is connected to a remote server,
68*13776c11Slogin     /// the operating system will establish a network connection with the server
69*13776c11Slogin     /// and allow data to be sent and received between the local socket and the remote server.
70*13776c11Slogin     ///
71*13776c11Slogin     /// @param endpoint 要连接的端点
72*13776c11Slogin     ///
73*13776c11Slogin     /// @return 返回连接是否成功
74*13776c11Slogin     fn connect(&mut self, endpoint: Endpoint) -> Result<(), SystemError>;
75*13776c11Slogin 
76*13776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的bind函数,用于绑定到本机指定的端点
77*13776c11Slogin     ///
78*13776c11Slogin     /// The bind() function is used to associate a socket with a particular IP address and port number on the local machine.
79*13776c11Slogin     ///
80*13776c11Slogin     /// @param endpoint 要绑定的端点
81*13776c11Slogin     ///
82*13776c11Slogin     /// @return 返回绑定是否成功
83*13776c11Slogin     fn bind(&self, _endpoint: Endpoint) -> Result<(), SystemError> {
84*13776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
85*13776c11Slogin     }
86*13776c11Slogin 
87*13776c11Slogin     /// @brief 对应于 POSIX 的 shutdown 函数,用于关闭socket。
88*13776c11Slogin     ///
89*13776c11Slogin     /// shutdown() 函数用于启动网络连接的正常关闭。
90*13776c11Slogin     /// 当在两个端点之间建立网络连接时,任一端点都可以通过调用其端点对象上的 shutdown() 函数来启动关闭序列。
91*13776c11Slogin     /// 此函数向远程端点发送关闭消息以指示本地端点不再接受新数据。
92*13776c11Slogin     ///
93*13776c11Slogin     /// @return 返回是否成功关闭
94*13776c11Slogin     fn shutdown(&self, _type: ShutdownType) -> Result<(), SystemError> {
95*13776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
96*13776c11Slogin     }
97*13776c11Slogin 
98*13776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的listen函数,用于监听端点
99*13776c11Slogin     ///
100*13776c11Slogin     /// @param backlog 最大的等待连接数
101*13776c11Slogin     ///
102*13776c11Slogin     /// @return 返回监听是否成功
103*13776c11Slogin     fn listen(&mut self, _backlog: usize) -> Result<(), SystemError> {
104*13776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
105*13776c11Slogin     }
106*13776c11Slogin 
107*13776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的accept函数,用于接受连接
108*13776c11Slogin     ///
109*13776c11Slogin     /// @param endpoint 用于返回连接的端点
110*13776c11Slogin     ///
111*13776c11Slogin     /// @return 返回接受连接是否成功
112*13776c11Slogin     fn accept(&mut self) -> Result<(Box<dyn Socket>, Endpoint), SystemError> {
113*13776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
114*13776c11Slogin     }
115*13776c11Slogin 
116*13776c11Slogin     /// @brief 获取socket的端点
117*13776c11Slogin     ///
118*13776c11Slogin     /// @return 返回socket的端点
119*13776c11Slogin     fn endpoint(&self) -> Option<Endpoint> {
120*13776c11Slogin         return None;
121*13776c11Slogin     }
122*13776c11Slogin 
123*13776c11Slogin     /// @brief 获取socket的对端端点
124*13776c11Slogin     ///
125*13776c11Slogin     /// @return 返回socket的对端端点
126*13776c11Slogin     fn peer_endpoint(&self) -> Option<Endpoint> {
127*13776c11Slogin         return None;
128*13776c11Slogin     }
129*13776c11Slogin 
130*13776c11Slogin     /// @brief
131*13776c11Slogin     ///     The purpose of the poll function is to provide
132*13776c11Slogin     ///     a non-blocking way to check if a socket is ready for reading or writing,
133*13776c11Slogin     ///     so that you can efficiently handle multiple sockets in a single thread or event loop.
134*13776c11Slogin     ///
135*13776c11Slogin     /// @return (in, out, err)
136*13776c11Slogin     ///
137*13776c11Slogin     ///     The first boolean value indicates whether the socket is ready for reading. If it is true, then there is data available to be read from the socket without blocking.
138*13776c11Slogin     ///     The second boolean value indicates whether the socket is ready for writing. If it is true, then data can be written to the socket without blocking.
139*13776c11Slogin     ///     The third boolean value indicates whether the socket has encountered an error condition. If it is true, then the socket is in an error state and should be closed or reset
140*13776c11Slogin     ///
141*13776c11Slogin     fn poll(&self) -> (bool, bool, bool) {
142*13776c11Slogin         return (false, false, false);
143*13776c11Slogin     }
144*13776c11Slogin 
145*13776c11Slogin     /// @brief socket的ioctl函数
146*13776c11Slogin     ///
147*13776c11Slogin     /// @param cmd ioctl命令
148*13776c11Slogin     /// @param arg0 ioctl命令的第一个参数
149*13776c11Slogin     /// @param arg1 ioctl命令的第二个参数
150*13776c11Slogin     /// @param arg2 ioctl命令的第三个参数
151*13776c11Slogin     ///
152*13776c11Slogin     /// @return 返回ioctl命令的返回值
153*13776c11Slogin     fn ioctl(
154*13776c11Slogin         &self,
155*13776c11Slogin         _cmd: usize,
156*13776c11Slogin         _arg0: usize,
157*13776c11Slogin         _arg1: usize,
158*13776c11Slogin         _arg2: usize,
159*13776c11Slogin     ) -> Result<usize, SystemError> {
160*13776c11Slogin         return Ok(0);
161*13776c11Slogin     }
162*13776c11Slogin 
163*13776c11Slogin     /// @brief 获取socket的元数据
164*13776c11Slogin     fn metadata(&self) -> Result<SocketMetadata, SystemError>;
165*13776c11Slogin 
166*13776c11Slogin     fn box_clone(&self) -> Box<dyn Socket>;
167*13776c11Slogin }
168*13776c11Slogin 
169*13776c11Slogin impl Clone for Box<dyn Socket> {
170*13776c11Slogin     fn clone(&self) -> Box<dyn Socket> {
171*13776c11Slogin         self.box_clone()
172*13776c11Slogin     }
173*13776c11Slogin }
174*13776c11Slogin 
175*13776c11Slogin /// IP datagram encapsulated protocol.
176*13776c11Slogin #[derive(Debug, PartialEq, Eq, Clone, Copy)]
177*13776c11Slogin #[repr(u8)]
178*13776c11Slogin pub enum Protocol {
179*13776c11Slogin     HopByHop = 0x00,
180*13776c11Slogin     Icmp = 0x01,
181*13776c11Slogin     Igmp = 0x02,
182*13776c11Slogin     Tcp = 0x06,
183*13776c11Slogin     Udp = 0x11,
184*13776c11Slogin     Ipv6Route = 0x2b,
185*13776c11Slogin     Ipv6Frag = 0x2c,
186*13776c11Slogin     Icmpv6 = 0x3a,
187*13776c11Slogin     Ipv6NoNxt = 0x3b,
188*13776c11Slogin     Ipv6Opts = 0x3c,
189*13776c11Slogin     Unknown(u8),
190*13776c11Slogin }
191*13776c11Slogin 
192*13776c11Slogin impl fmt::Display for Protocol {
193*13776c11Slogin     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
194*13776c11Slogin         match *self {
195*13776c11Slogin             Protocol::HopByHop => write!(f, "Hop-by-Hop"),
196*13776c11Slogin             Protocol::Icmp => write!(f, "ICMP"),
197*13776c11Slogin             Protocol::Igmp => write!(f, "IGMP"),
198*13776c11Slogin             Protocol::Tcp => write!(f, "TCP"),
199*13776c11Slogin             Protocol::Udp => write!(f, "UDP"),
200*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6Route => write!(f, "IPv6-Route"),
201*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6Frag => write!(f, "IPv6-Frag"),
202*13776c11Slogin             Protocol::Icmpv6 => write!(f, "ICMPv6"),
203*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6NoNxt => write!(f, "IPv6-NoNxt"),
204*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6Opts => write!(f, "IPv6-Opts"),
205*13776c11Slogin             Protocol::Unknown(id) => write!(f, "0x{id:02x}"),
206*13776c11Slogin         }
207*13776c11Slogin     }
208*13776c11Slogin }
209*13776c11Slogin 
210*13776c11Slogin impl From<smoltcp::wire::IpProtocol> for Protocol {
211*13776c11Slogin     fn from(value: smoltcp::wire::IpProtocol) -> Self {
212*13776c11Slogin         let x: u8 = value.into();
213*13776c11Slogin         Protocol::from(x)
214*13776c11Slogin     }
215*13776c11Slogin }
216*13776c11Slogin 
217*13776c11Slogin impl From<u8> for Protocol {
218*13776c11Slogin     fn from(value: u8) -> Self {
219*13776c11Slogin         match value {
220*13776c11Slogin             0x00 => Protocol::HopByHop,
221*13776c11Slogin             0x01 => Protocol::Icmp,
222*13776c11Slogin             0x02 => Protocol::Igmp,
223*13776c11Slogin             0x06 => Protocol::Tcp,
224*13776c11Slogin             0x11 => Protocol::Udp,
225*13776c11Slogin             0x2b => Protocol::Ipv6Route,
226*13776c11Slogin             0x2c => Protocol::Ipv6Frag,
227*13776c11Slogin             0x3a => Protocol::Icmpv6,
228*13776c11Slogin             0x3b => Protocol::Ipv6NoNxt,
229*13776c11Slogin             0x3c => Protocol::Ipv6Opts,
230*13776c11Slogin             _ => Protocol::Unknown(value),
231*13776c11Slogin         }
232*13776c11Slogin     }
233*13776c11Slogin }
234*13776c11Slogin 
235*13776c11Slogin impl Into<u8> for Protocol {
236*13776c11Slogin     fn into(self) -> u8 {
237*13776c11Slogin         match self {
238*13776c11Slogin             Protocol::HopByHop => 0x00,
239*13776c11Slogin             Protocol::Icmp => 0x01,
240*13776c11Slogin             Protocol::Igmp => 0x02,
241*13776c11Slogin             Protocol::Tcp => 0x06,
242*13776c11Slogin             Protocol::Udp => 0x11,
243*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6Route => 0x2b,
244*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6Frag => 0x2c,
245*13776c11Slogin             Protocol::Icmpv6 => 0x3a,
246*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6NoNxt => 0x3b,
247*13776c11Slogin             Protocol::Ipv6Opts => 0x3c,
248*13776c11Slogin             Protocol::Unknown(id) => id,
249*13776c11Slogin         }
250*13776c11Slogin     }
2514454d1a2Slogin }
252