xref: /DragonOS/kernel/src/net/mod.rs (revision cde5492f725681ed89abe1e6eb088e05d943d793)
113776c11Slogin use core::{
213776c11Slogin     fmt::{self, Debug},
313776c11Slogin     sync::atomic::AtomicUsize,
413776c11Slogin };
54454d1a2Slogin 
613776c11Slogin use alloc::{boxed::Box, collections::BTreeMap, sync::Arc};
713776c11Slogin 
8*cde5492fSlogin use crate::{driver::net::NetDriver, kwarn, libs::rwlock::RwLock, syscall::SystemError};
913776c11Slogin use smoltcp::wire::IpEndpoint;
1013776c11Slogin 
1113776c11Slogin use self::socket::SocketMetadata;
1213776c11Slogin 
1313776c11Slogin pub mod endpoints;
1413776c11Slogin pub mod net_core;
1513776c11Slogin pub mod socket;
16*cde5492fSlogin pub mod syscall;
1713776c11Slogin 
1813776c11Slogin lazy_static! {
1913776c11Slogin     /// @brief 所有网络接口的列表
2013776c11Slogin     pub static ref NET_DRIVERS: RwLock<BTreeMap<usize, Arc<dyn NetDriver>>> = RwLock::new(BTreeMap::new());
2113776c11Slogin }
2213776c11Slogin 
2313776c11Slogin /// @brief 生成网络接口的id (全局自增)
2413776c11Slogin pub fn generate_iface_id() -> usize {
2513776c11Slogin     static IFACE_ID: AtomicUsize = AtomicUsize::new(0);
2613776c11Slogin     return IFACE_ID
2713776c11Slogin         .fetch_add(1, core::sync::atomic::Ordering::SeqCst)
2813776c11Slogin         .into();
2913776c11Slogin }
3013776c11Slogin 
3113776c11Slogin /// @brief 用于指定socket的关闭类型
32*cde5492fSlogin /// 参考:https://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/functions/shutdown.html
33*cde5492fSlogin #[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, FromPrimitive, ToPrimitive)]
3413776c11Slogin pub enum ShutdownType {
35*cde5492fSlogin     ShutRd = 0,   // Disables further receive operations.
36*cde5492fSlogin     ShutWr = 1,   // Disables further send operations.
37*cde5492fSlogin     ShutRdwr = 2, // Disables further send and receive operations.
38*cde5492fSlogin }
39*cde5492fSlogin 
40*cde5492fSlogin impl TryFrom<i32> for ShutdownType {
41*cde5492fSlogin     type Error = SystemError;
42*cde5492fSlogin 
43*cde5492fSlogin     fn try_from(value: i32) -> Result<Self, Self::Error> {
44*cde5492fSlogin         use num_traits::FromPrimitive;
45*cde5492fSlogin         <Self as FromPrimitive>::from_i32(value).ok_or(SystemError::EINVAL)
46*cde5492fSlogin     }
47*cde5492fSlogin }
48*cde5492fSlogin 
49*cde5492fSlogin impl Into<i32> for ShutdownType {
50*cde5492fSlogin     fn into(self) -> i32 {
51*cde5492fSlogin         use num_traits::ToPrimitive;
52*cde5492fSlogin         <Self as ToPrimitive>::to_i32(&self).unwrap()
53*cde5492fSlogin     }
5413776c11Slogin }
5513776c11Slogin 
5613776c11Slogin #[derive(Debug, Clone)]
5713776c11Slogin pub enum Endpoint {
5813776c11Slogin     /// 链路层端点
5913776c11Slogin     LinkLayer(endpoints::LinkLayerEndpoint),
6013776c11Slogin     /// 网络层端点
61*cde5492fSlogin     Ip(Option<IpEndpoint>),
6213776c11Slogin     // todo: 增加NetLink机制后,增加NetLink端点
6313776c11Slogin }
644454d1a2Slogin 
654454d1a2Slogin pub trait Socket: Sync + Send + Debug {
6613776c11Slogin     /// @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
6713776c11Slogin     ///
6813776c11Slogin     /// @param buf 读取到的数据存放的缓冲区
6913776c11Slogin     ///
7013776c11Slogin     /// @return - 成功:(返回读取的数据的长度,读取数据的端点).
7113776c11Slogin     ///         - 失败:错误码
72*cde5492fSlogin     fn read(&self, buf: &mut [u8]) -> (Result<usize, SystemError>, Endpoint);
734454d1a2Slogin 
7413776c11Slogin     /// @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
7513776c11Slogin     ///
7613776c11Slogin     /// @param buf 要写入的数据
7713776c11Slogin     /// @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
7813776c11Slogin     ///
7913776c11Slogin     /// @return 返回写入的数据的长度
8013776c11Slogin     fn write(&self, buf: &[u8], to: Option<Endpoint>) -> Result<usize, SystemError>;
8113776c11Slogin 
8213776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的connect函数,用于连接到指定的远程服务器端点
8313776c11Slogin     ///
8413776c11Slogin     /// It is used to establish a connection to a remote server.
8513776c11Slogin     /// When a socket is connected to a remote server,
8613776c11Slogin     /// the operating system will establish a network connection with the server
8713776c11Slogin     /// and allow data to be sent and received between the local socket and the remote server.
8813776c11Slogin     ///
8913776c11Slogin     /// @param endpoint 要连接的端点
9013776c11Slogin     ///
9113776c11Slogin     /// @return 返回连接是否成功
9213776c11Slogin     fn connect(&mut self, endpoint: Endpoint) -> Result<(), SystemError>;
9313776c11Slogin 
9413776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的bind函数,用于绑定到本机指定的端点
9513776c11Slogin     ///
9613776c11Slogin     /// The bind() function is used to associate a socket with a particular IP address and port number on the local machine.
9713776c11Slogin     ///
9813776c11Slogin     /// @param endpoint 要绑定的端点
9913776c11Slogin     ///
10013776c11Slogin     /// @return 返回绑定是否成功
101*cde5492fSlogin     fn bind(&mut self, _endpoint: Endpoint) -> Result<(), SystemError> {
10213776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
10313776c11Slogin     }
10413776c11Slogin 
10513776c11Slogin     /// @brief 对应于 POSIX 的 shutdown 函数,用于关闭socket。
10613776c11Slogin     ///
10713776c11Slogin     /// shutdown() 函数用于启动网络连接的正常关闭。
10813776c11Slogin     /// 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。
10913776c11Slogin     /// 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。
11013776c11Slogin     ///
11113776c11Slogin     /// @return 返回是否成功关闭
11213776c11Slogin     fn shutdown(&self, _type: ShutdownType) -> Result<(), SystemError> {
11313776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
11413776c11Slogin     }
11513776c11Slogin 
11613776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的listen函数,用于监听端点
11713776c11Slogin     ///
11813776c11Slogin     /// @param backlog 最大的等待连接数
11913776c11Slogin     ///
12013776c11Slogin     /// @return 返回监听是否成功
12113776c11Slogin     fn listen(&mut self, _backlog: usize) -> Result<(), SystemError> {
12213776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
12313776c11Slogin     }
12413776c11Slogin 
12513776c11Slogin     /// @brief 对应于POSIX的accept函数,用于接受连接
12613776c11Slogin     ///
127*cde5492fSlogin     /// @param endpoint 对端的端点
12813776c11Slogin     ///
12913776c11Slogin     /// @return 返回接受连接是否成功
13013776c11Slogin     fn accept(&mut self) -> Result<(Box<dyn Socket>, Endpoint), SystemError> {
13113776c11Slogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
13213776c11Slogin     }
13313776c11Slogin 
13413776c11Slogin     /// @brief 获取socket的端点
13513776c11Slogin     ///
13613776c11Slogin     /// @return 返回socket的端点
13713776c11Slogin     fn endpoint(&self) -> Option<Endpoint> {
13813776c11Slogin         return None;
13913776c11Slogin     }
14013776c11Slogin 
14113776c11Slogin     /// @brief 获取socket的对端端点
14213776c11Slogin     ///
14313776c11Slogin     /// @return 返回socket的对端端点
14413776c11Slogin     fn peer_endpoint(&self) -> Option<Endpoint> {
14513776c11Slogin         return None;
14613776c11Slogin     }
14713776c11Slogin 
14813776c11Slogin     /// @brief
14913776c11Slogin     ///     The purpose of the poll function is to provide
15013776c11Slogin     ///     a non-blocking way to check if a socket is ready for reading or writing,
15113776c11Slogin     ///     so that you can efficiently handle multiple sockets in a single thread or event loop.
15213776c11Slogin     ///
15313776c11Slogin     /// @return (in, out, err)
15413776c11Slogin     ///
15513776c11Slogin     ///     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.
15613776c11Slogin     ///     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.
15713776c11Slogin     ///     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
15813776c11Slogin     ///
15913776c11Slogin     fn poll(&self) -> (bool, bool, bool) {
16013776c11Slogin         return (false, false, false);
16113776c11Slogin     }
16213776c11Slogin 
16313776c11Slogin     /// @brief socket的ioctl函数
16413776c11Slogin     ///
16513776c11Slogin     /// @param cmd ioctl命令
16613776c11Slogin     /// @param arg0 ioctl命令的第一个参数
16713776c11Slogin     /// @param arg1 ioctl命令的第二个参数
16813776c11Slogin     /// @param arg2 ioctl命令的第三个参数
16913776c11Slogin     ///
17013776c11Slogin     /// @return 返回ioctl命令的返回值
17113776c11Slogin     fn ioctl(
17213776c11Slogin         &self,
17313776c11Slogin         _cmd: usize,
17413776c11Slogin         _arg0: usize,
17513776c11Slogin         _arg1: usize,
17613776c11Slogin         _arg2: usize,
17713776c11Slogin     ) -> Result<usize, SystemError> {
17813776c11Slogin         return Ok(0);
17913776c11Slogin     }
18013776c11Slogin 
18113776c11Slogin     /// @brief 获取socket的元数据
18213776c11Slogin     fn metadata(&self) -> Result<SocketMetadata, SystemError>;
18313776c11Slogin 
18413776c11Slogin     fn box_clone(&self) -> Box<dyn Socket>;
185*cde5492fSlogin 
186*cde5492fSlogin     /// @brief 设置socket的选项
187*cde5492fSlogin     ///
188*cde5492fSlogin     /// @param level 选项的层次
189*cde5492fSlogin     /// @param optname 选项的名称
190*cde5492fSlogin     /// @param optval 选项的值
191*cde5492fSlogin     ///
192*cde5492fSlogin     /// @return 返回设置是否成功, 如果不支持该选项,返回ENOSYS
193*cde5492fSlogin     fn setsockopt(
194*cde5492fSlogin         &self,
195*cde5492fSlogin         _level: usize,
196*cde5492fSlogin         _optname: usize,
197*cde5492fSlogin         _optval: &[u8],
198*cde5492fSlogin     ) -> Result<(), SystemError> {
199*cde5492fSlogin         kwarn!("setsockopt is not implemented");
200*cde5492fSlogin         return Err(SystemError::ENOSYS);
201*cde5492fSlogin     }
20213776c11Slogin }
20313776c11Slogin 
20413776c11Slogin impl Clone for Box<dyn Socket> {
20513776c11Slogin     fn clone(&self) -> Box<dyn Socket> {
20613776c11Slogin         self.box_clone()
20713776c11Slogin     }
20813776c11Slogin }
20913776c11Slogin 
21013776c11Slogin /// IP datagram encapsulated protocol.
21113776c11Slogin #[derive(Debug, PartialEq, Eq, Clone, Copy)]
21213776c11Slogin #[repr(u8)]
21313776c11Slogin pub enum Protocol {
21413776c11Slogin     HopByHop = 0x00,
21513776c11Slogin     Icmp = 0x01,
21613776c11Slogin     Igmp = 0x02,
21713776c11Slogin     Tcp = 0x06,
21813776c11Slogin     Udp = 0x11,
21913776c11Slogin     Ipv6Route = 0x2b,
22013776c11Slogin     Ipv6Frag = 0x2c,
22113776c11Slogin     Icmpv6 = 0x3a,
22213776c11Slogin     Ipv6NoNxt = 0x3b,
22313776c11Slogin     Ipv6Opts = 0x3c,
22413776c11Slogin     Unknown(u8),
22513776c11Slogin }
22613776c11Slogin 
22713776c11Slogin impl fmt::Display for Protocol {
22813776c11Slogin     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
22913776c11Slogin         match *self {
23013776c11Slogin             Protocol::HopByHop => write!(f, "Hop-by-Hop"),
23113776c11Slogin             Protocol::Icmp => write!(f, "ICMP"),
23213776c11Slogin             Protocol::Igmp => write!(f, "IGMP"),
23313776c11Slogin             Protocol::Tcp => write!(f, "TCP"),
23413776c11Slogin             Protocol::Udp => write!(f, "UDP"),
23513776c11Slogin             Protocol::Ipv6Route => write!(f, "IPv6-Route"),
23613776c11Slogin             Protocol::Ipv6Frag => write!(f, "IPv6-Frag"),
23713776c11Slogin             Protocol::Icmpv6 => write!(f, "ICMPv6"),
23813776c11Slogin             Protocol::Ipv6NoNxt => write!(f, "IPv6-NoNxt"),
23913776c11Slogin             Protocol::Ipv6Opts => write!(f, "IPv6-Opts"),
24013776c11Slogin             Protocol::Unknown(id) => write!(f, "0x{id:02x}"),
24113776c11Slogin         }
24213776c11Slogin     }
24313776c11Slogin }
24413776c11Slogin 
24513776c11Slogin impl From<smoltcp::wire::IpProtocol> for Protocol {
24613776c11Slogin     fn from(value: smoltcp::wire::IpProtocol) -> Self {
24713776c11Slogin         let x: u8 = value.into();
24813776c11Slogin         Protocol::from(x)
24913776c11Slogin     }
25013776c11Slogin }
25113776c11Slogin 
25213776c11Slogin impl From<u8> for Protocol {
25313776c11Slogin     fn from(value: u8) -> Self {
25413776c11Slogin         match value {
25513776c11Slogin             0x00 => Protocol::HopByHop,
25613776c11Slogin             0x01 => Protocol::Icmp,
25713776c11Slogin             0x02 => Protocol::Igmp,
25813776c11Slogin             0x06 => Protocol::Tcp,
25913776c11Slogin             0x11 => Protocol::Udp,
26013776c11Slogin             0x2b => Protocol::Ipv6Route,
26113776c11Slogin             0x2c => Protocol::Ipv6Frag,
26213776c11Slogin             0x3a => Protocol::Icmpv6,
26313776c11Slogin             0x3b => Protocol::Ipv6NoNxt,
26413776c11Slogin             0x3c => Protocol::Ipv6Opts,
26513776c11Slogin             _ => Protocol::Unknown(value),
26613776c11Slogin         }
26713776c11Slogin     }
26813776c11Slogin }
26913776c11Slogin 
27013776c11Slogin impl Into<u8> for Protocol {
27113776c11Slogin     fn into(self) -> u8 {
27213776c11Slogin         match self {
27313776c11Slogin             Protocol::HopByHop => 0x00,
27413776c11Slogin             Protocol::Icmp => 0x01,
27513776c11Slogin             Protocol::Igmp => 0x02,
27613776c11Slogin             Protocol::Tcp => 0x06,
27713776c11Slogin             Protocol::Udp => 0x11,
27813776c11Slogin             Protocol::Ipv6Route => 0x2b,
27913776c11Slogin             Protocol::Ipv6Frag => 0x2c,
28013776c11Slogin             Protocol::Icmpv6 => 0x3a,
28113776c11Slogin             Protocol::Ipv6NoNxt => 0x3b,
28213776c11Slogin             Protocol::Ipv6Opts => 0x3c,
28313776c11Slogin             Protocol::Unknown(id) => id,
28413776c11Slogin         }
28513776c11Slogin     }
2864454d1a2Slogin }
287