tools/testing/selftests/net/pmtu.sh

   1 #!/bin/sh
   2 # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   3 #
   4 # Check that route PMTU values match expectations, and that initial device MTU
   5 # values are assigned correctly
   6 #
   7 # Tests currently implemented:
   8 #
   9 # - pmtu_vti4_exception
  10 #       Set up vti tunnel on top of veth, with xfrm states and policies, in two
  11 #       namespaces with matching endpoints. Check that route exception is not
  12 #       created if link layer MTU is not exceeded, then exceed it and check that
  13 #       exception is created with the expected PMTU. The approach described
  14 #       below for IPv6 doesn't apply here, because, on IPv4, administrative MTU
  15 #       changes alone won't affect PMTU
  16 #
  17 # - pmtu_vti6_exception
  18 #       Set up vti6 tunnel on top of veth, with xfrm states and policies, in two
  19 #       namespaces with matching endpoints. Check that route exception is
  20 #       created by exceeding link layer MTU with ping to other endpoint. Then
  21 #       decrease and increase MTU of tunnel, checking that route exception PMTU
  22 #       changes accordingly
  23 #
  24 # - pmtu_vti4_default_mtu
  25 #       Set up vti4 tunnel on top of veth, in two namespaces with matching
  26 #       endpoints. Check that MTU assigned to vti interface is the MTU of the
  27 #       lower layer (veth) minus additional lower layer headers (zero, for veth)
  28 #       minus IPv4 header length
  29 #
  30 # - pmtu_vti6_default_mtu
  31 #       Same as above, for IPv6
  32 #
  33 # - pmtu_vti4_link_add_mtu
  34 #       Set up vti4 interface passing MTU value at link creation, check MTU is
  35 #       configured, and that link is not created with invalid MTU values
  36 #
  37 # - pmtu_vti6_link_add_mtu
  38 #       Same as above, for IPv6
  39 #
  40 # - pmtu_vti6_link_change_mtu
  41 #       Set up two dummy interfaces with different MTUs, create a vti6 tunnel
  42 #       and check that configured MTU is used on link creation and changes, and
  43 #       that MTU is properly calculated instead when MTU is not configured from
  44 #       userspace
  45
  46 # Kselftest framework requirement - SKIP code is 4.
  47 ksft_skip=4
  48
  49 # Some systems don't have a ping6 binary anymore
  50 which ping6 > /dev/null 2>&1 && ping6=$(which ping6) || ping6=$(which ping)
  51
  52 tests="
  53         pmtu_vti6_exception             vti6: PMTU exceptions
  54         pmtu_vti4_exception             vti4: PMTU exceptions
  55         pmtu_vti4_default_mtu           vti4: default MTU assignment
  56         pmtu_vti6_default_mtu           vti6: default MTU assignment
  57         pmtu_vti4_link_add_mtu          vti4: MTU setting on link creation
  58         pmtu_vti6_link_add_mtu          vti6: MTU setting on link creation
  59         pmtu_vti6_link_change_mtu       vti6: MTU changes on link changes"
  60
  61 NS_A="ns-$(mktemp -u XXXXXX)"
  62 NS_B="ns-$(mktemp -u XXXXXX)"
  63 ns_a="ip netns exec ${NS_A}"
  64 ns_b="ip netns exec ${NS_B}"
  65
  66 veth4_a_addr="192.168.1.1"
  67 veth4_b_addr="192.168.1.2"
  68 veth4_mask="24"
  69 veth6_a_addr="fd00:1::a"
  70 veth6_b_addr="fd00:1::b"
  71 veth6_mask="64"
  72
  73 vti4_a_addr="192.168.2.1"
  74 vti4_b_addr="192.168.2.2"
  75 vti4_mask="24"
  76 vti6_a_addr="fd00:2::a"
  77 vti6_b_addr="fd00:2::b"
  78 vti6_mask="64"
  79
  80 dummy6_0_addr="fc00:1000::0"
  81 dummy6_1_addr="fc00:1001::0"
  82 dummy6_mask="64"
  83
  84 cleanup_done=1
  85 err_buf=
  86
  87 err() {
  88         err_buf="${err_buf}${1}
  89 "
  90 }
  91
  92 err_flush() {
  93         echo -n "${err_buf}"
  94         err_buf=
  95 }
  96
  97 setup_namespaces() {
  98         ip netns add ${NS_A} || return 1
  99         ip netns add ${NS_B}
 100 }
 101
 102 setup_veth() {
 103         ${ns_a} ip link add veth_a type veth peer name veth_b || return 1
 104         ${ns_a} ip link set veth_b netns ${NS_B}
 105
 106         ${ns_a} ip addr add ${veth4_a_addr}/${veth4_mask} dev veth_a
 107         ${ns_b} ip addr add ${veth4_b_addr}/${veth4_mask} dev veth_b
 108
 109         ${ns_a} ip addr add ${veth6_a_addr}/${veth6_mask} dev veth_a
 110         ${ns_b} ip addr add ${veth6_b_addr}/${veth6_mask} dev veth_b
 111
 112         ${ns_a} ip link set veth_a up
 113         ${ns_b} ip link set veth_b up
 114 }
 115
 116 setup_vti() {
 117         proto=${1}
 118         veth_a_addr="${2}"
 119         veth_b_addr="${3}"
 120         vti_a_addr="${4}"
 121         vti_b_addr="${5}"
 122         vti_mask=${6}
 123
 124         [ ${proto} -eq 6 ] && vti_type="vti6" || vti_type="vti"
 125
 126         ${ns_a} ip link add vti${proto}_a type ${vti_type} local ${veth_a_addr} remote ${veth_b_addr} key 10 || return 1
 127         ${ns_b} ip link add vti${proto}_b type ${vti_type} local ${veth_b_addr} remote ${veth_a_addr} key 10
 128
 129         ${ns_a} ip addr add ${vti_a_addr}/${vti_mask} dev vti${proto}_a
 130         ${ns_b} ip addr add ${vti_b_addr}/${vti_mask} dev vti${proto}_b
 131
 132         ${ns_a} ip link set vti${proto}_a up
 133         ${ns_b} ip link set vti${proto}_b up
 134
 135         sleep 1
 136 }
 137
 138 setup_vti4() {
 139         setup_vti 4 ${veth4_a_addr} ${veth4_b_addr} ${vti4_a_addr} ${vti4_b_addr} ${vti4_mask}
 140 }
 141
 142 setup_vti6() {
 143         setup_vti 6 ${veth6_a_addr} ${veth6_b_addr} ${vti6_a_addr} ${vti6_b_addr} ${vti6_mask}
 144 }
 145
 146 setup_xfrm() {
 147         proto=${1}
 148         veth_a_addr="${2}"
 149         veth_b_addr="${3}"
 150
 151         ${ns_a} ip -${proto} xfrm state add src ${veth_a_addr} dst ${veth_b_addr} spi 0x1000 proto esp aead "rfc4106(gcm(aes))" 0x0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f 128 mode tunnel || return 1
 152         ${ns_a} ip -${proto} xfrm state add src ${veth_b_addr} dst ${veth_a_addr} spi 0x1001 proto esp aead "rfc4106(gcm(aes))" 0x0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f 128 mode tunnel
 153         ${ns_a} ip -${proto} xfrm policy add dir out mark 10 tmpl src ${veth_a_addr} dst ${veth_b_addr} proto esp mode tunnel
 154         ${ns_a} ip -${proto} xfrm policy add dir in mark 10 tmpl src ${veth_b_addr} dst ${veth_a_addr} proto esp mode tunnel
 155
 156         ${ns_b} ip -${proto} xfrm state add src ${veth_a_addr} dst ${veth_b_addr} spi 0x1000 proto esp aead "rfc4106(gcm(aes))" 0x0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f 128 mode tunnel
 157         ${ns_b} ip -${proto} xfrm state add src ${veth_b_addr} dst ${veth_a_addr} spi 0x1001 proto esp aead "rfc4106(gcm(aes))" 0x0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f0f 128 mode tunnel
 158         ${ns_b} ip -${proto} xfrm policy add dir out mark 10 tmpl src ${veth_b_addr} dst ${veth_a_addr} proto esp mode tunnel
 159         ${ns_b} ip -${proto} xfrm policy add dir in mark 10 tmpl src ${veth_a_addr} dst ${veth_b_addr} proto esp mode tunnel
 160 }
 161
 162 setup_xfrm4() {
 163         setup_xfrm 4 ${veth4_a_addr} ${veth4_b_addr}
 164 }
 165
 166 setup_xfrm6() {
 167         setup_xfrm 6 ${veth6_a_addr} ${veth6_b_addr}
 168 }
 169
 170 setup() {
 171         [ "$(id -u)" -ne 0 ] && echo "  need to run as root" && return $ksft_skip
 172
 173         cleanup_done=0
 174         for arg do
 175                 eval setup_${arg} || { echo "  ${arg} not supported"; return 1; }
 176         done
 177 }
 178
 179 cleanup() {
 180         [ ${cleanup_done} -eq 1 ] && return
 181         ip netns del ${NS_A} 2> /dev/null
 182         ip netns del ${NS_B} 2> /dev/null
 183         cleanup_done=1
 184 }
 185
 186 mtu() {
 187         ns_cmd="${1}"
 188         dev="${2}"
 189         mtu="${3}"
 190
 191         ${ns_cmd} ip link set dev ${dev} mtu ${mtu}
 192 }
 193
 194 mtu_parse() {
 195         input="${1}"
 196
 197         next=0
 198         for i in ${input}; do
 199                 [ ${next} -eq 1 ] && echo "${i}" && return
 200                 [ "${i}" = "mtu" ] && next=1
 201         done
 202 }
 203
 204 link_get() {
 205         ns_cmd="${1}"
 206         name="${2}"
 207
 208         ${ns_cmd} ip link show dev "${name}"
 209 }
 210
 211 link_get_mtu() {
 212         ns_cmd="${1}"
 213         name="${2}"
 214
 215         mtu_parse "$(link_get "${ns_cmd}" ${name})"
 216 }
 217
 218 route_get_dst_exception() {
 219         ns_cmd="${1}"
 220         dst="${2}"
 221
 222         ${ns_cmd} ip route get "${dst}"
 223 }
 224
 225 route_get_dst_pmtu_from_exception() {
 226         ns_cmd="${1}"
 227         dst="${2}"
 228
 229         mtu_parse "$(route_get_dst_exception "${ns_cmd}" ${dst})"
 230 }
 231
 232 test_pmtu_vti4_exception() {
 233         setup namespaces veth vti4 xfrm4 || return 2
 234
 235         veth_mtu=1500
 236         vti_mtu=$((veth_mtu - 20))
 237
 238         #                                SPI   SN   IV  ICV   pad length   next header
 239         esp_payload_rfc4106=$((vti_mtu - 4   - 4  - 8 - 16  - 1          - 1))
 240         ping_payload=$((esp_payload_rfc4106 - 28))
 241
 242         mtu "${ns_a}" veth_a ${veth_mtu}
 243         mtu "${ns_b}" veth_b ${veth_mtu}
 244         mtu "${ns_a}" vti4_a ${vti_mtu}
 245         mtu "${ns_b}" vti4_b ${vti_mtu}
 246
 247         # Send DF packet without exceeding link layer MTU, check that no
 248         # exception is created
 249         ${ns_a} ping -q -M want -i 0.1 -w 2 -s ${ping_payload} ${vti4_b_addr} > /dev/null
 250         pmtu="$(route_get_dst_pmtu_from_exception "${ns_a}" ${vti4_b_addr})"
 251         if [ "${pmtu}" != "" ]; then
 252                 err "  unexpected exception created with PMTU ${pmtu} for IP payload length ${esp_payload_rfc4106}"
 253                 return 1
 254         fi
 255
 256         # Now exceed link layer MTU by one byte, check that exception is created
 257         ${ns_a} ping -q -M want -i 0.1 -w 2 -s $((ping_payload + 1)) ${vti4_b_addr} > /dev/null
 258         pmtu="$(route_get_dst_pmtu_from_exception "${ns_a}" ${vti4_b_addr})"
 259         if [ "${pmtu}" = "" ]; then
 260                 err "  exception not created for IP payload length $((esp_payload_rfc4106 + 1))"
 261                 return 1
 262         fi
 263
 264         # ...with the right PMTU value
 265         if [ ${pmtu} -ne ${esp_payload_rfc4106} ]; then
 266                 err "  wrong PMTU ${pmtu} in exception, expected: ${esp_payload_rfc4106}"
 267                 return 1
 268         fi
 269 }
 270
 271 test_pmtu_vti6_exception() {
 272         setup namespaces veth vti6 xfrm6 || return 2
 273         fail=0
 274
 275         # Create route exception by exceeding link layer MTU
 276         mtu "${ns_a}" veth_a 4000
 277         mtu "${ns_b}" veth_b 4000
 278         mtu "${ns_a}" vti6_a 5000
 279         mtu "${ns_b}" vti6_b 5000
 280         ${ns_a} ${ping6} -q -i 0.1 -w 2 -s 60000 ${vti6_b_addr} > /dev/null
 281
 282         # Check that exception was created
 283         if [ "$(route_get_dst_pmtu_from_exception "${ns_a}" ${vti6_b_addr})" = "" ]; then
 284                 err "  tunnel exceeding link layer MTU didn't create route exception"
 285                 return 1
 286         fi
 287
 288         # Decrease tunnel MTU, check for PMTU decrease in route exception
 289         mtu "${ns_a}" vti6_a 3000
 290
 291         if [ "$(route_get_dst_pmtu_from_exception "${ns_a}" ${vti6_b_addr})" -ne 3000 ]; then
 292                 err "  decreasing tunnel MTU didn't decrease route exception PMTU"
 293                 fail=1
 294         fi
 295
 296         # Increase tunnel MTU, check for PMTU increase in route exception
 297         mtu "${ns_a}" vti6_a 9000
 298         if [ "$(route_get_dst_pmtu_from_exception "${ns_a}" ${vti6_b_addr})" -ne 9000 ]; then
 299                 err "  increasing tunnel MTU didn't increase route exception PMTU"
 300                 fail=1
 301         fi
 302
 303         return ${fail}
 304 }
 305
 306 test_pmtu_vti4_default_mtu() {
 307         setup namespaces veth vti4 || return 2
 308
 309         # Check that MTU of vti device is MTU of veth minus IPv4 header length
 310         veth_mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" veth_a)"
 311         vti4_mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti4_a)"
 312         if [ $((veth_mtu - vti4_mtu)) -ne 20 ]; then
 313                 err "  vti MTU ${vti4_mtu} is not veth MTU ${veth_mtu} minus IPv4 header length"
 314                 return 1
 315         fi
 316 }
 317
 318 test_pmtu_vti6_default_mtu() {
 319         setup namespaces veth vti6 || return 2
 320
 321         # Check that MTU of vti device is MTU of veth minus IPv6 header length
 322         veth_mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" veth_a)"
 323         vti6_mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti6_a)"
 324         if [ $((veth_mtu - vti6_mtu)) -ne 40 ]; then
 325                 err "  vti MTU ${vti6_mtu} is not veth MTU ${veth_mtu} minus IPv6 header length"
 326                 return 1
 327         fi
 328 }
 329
 330 test_pmtu_vti4_link_add_mtu() {
 331         setup namespaces || return 2
 332
 333         ${ns_a} ip link add vti4_a type vti local ${veth4_a_addr} remote ${veth4_b_addr} key 10
 334         [ $? -ne 0 ] && err "  vti not supported" && return 2
 335         ${ns_a} ip link del vti4_a
 336
 337         fail=0
 338
 339         min=68
 340         max=$((65535 - 20))
 341         # Check invalid values first
 342         for v in $((min - 1)) $((max + 1)); do
 343                 ${ns_a} ip link add vti4_a mtu ${v} type vti local ${veth4_a_addr} remote ${veth4_b_addr} key 10 2>/dev/null
 344                 # This can fail, or MTU can be adjusted to a proper value
 345                 [ $? -ne 0 ] && continue
 346                 mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti4_a)"
 347                 if [ ${mtu} -lt ${min} -o ${mtu} -gt ${max} ]; then
 348                         err "  vti tunnel created with invalid MTU ${mtu}"
 349                         fail=1
 350                 fi
 351                 ${ns_a} ip link del vti4_a
 352         done
 353
 354         # Now check valid values
 355         for v in ${min} 1300 ${max}; do
 356                 ${ns_a} ip link add vti4_a mtu ${v} type vti local ${veth4_a_addr} remote ${veth4_b_addr} key 10
 357                 mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti4_a)"
 358                 ${ns_a} ip link del vti4_a
 359                 if [ "${mtu}" != "${v}" ]; then
 360                         err "  vti MTU ${mtu} doesn't match configured value ${v}"
 361                         fail=1
 362                 fi
 363         done
 364
 365         return ${fail}
 366 }
 367
 368 test_pmtu_vti6_link_add_mtu() {
 369         setup namespaces || return 2
 370
 371         ${ns_a} ip link add vti6_a type vti6 local ${veth6_a_addr} remote ${veth6_b_addr} key 10
 372         [ $? -ne 0 ] && err "  vti6 not supported" && return 2
 373         ${ns_a} ip link del vti6_a
 374
 375         fail=0
 376
 377         min=68                  # vti6 can carry IPv4 packets too
 378         max=$((65535 - 40))
 379         # Check invalid values first
 380         for v in $((min - 1)) $((max + 1)); do
 381                 ${ns_a} ip link add vti6_a mtu ${v} type vti6 local ${veth6_a_addr} remote ${veth6_b_addr} key 10 2>/dev/null
 382                 # This can fail, or MTU can be adjusted to a proper value
 383                 [ $? -ne 0 ] && continue
 384                 mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti6_a)"
 385                 if [ ${mtu} -lt ${min} -o ${mtu} -gt ${max} ]; then
 386                         err "  vti6 tunnel created with invalid MTU ${v}"
 387                         fail=1
 388                 fi
 389                 ${ns_a} ip link del vti6_a
 390         done
 391
 392         # Now check valid values
 393         for v in 68 1280 1300 $((65535 - 40)); do
 394                 ${ns_a} ip link add vti6_a mtu ${v} type vti6 local ${veth6_a_addr} remote ${veth6_b_addr} key 10
 395                 mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti6_a)"
 396                 ${ns_a} ip link del vti6_a
 397                 if [ "${mtu}" != "${v}" ]; then
 398                         err "  vti6 MTU ${mtu} doesn't match configured value ${v}"
 399                         fail=1
 400                 fi
 401         done
 402
 403         return ${fail}
 404 }
 405
 406 test_pmtu_vti6_link_change_mtu() {
 407         setup namespaces || return 2
 408
 409         ${ns_a} ip link add dummy0 mtu 1500 type dummy
 410         [ $? -ne 0 ] && err "  dummy not supported" && return 2
 411         ${ns_a} ip link add dummy1 mtu 3000 type dummy
 412         ${ns_a} ip link set dummy0 up
 413         ${ns_a} ip link set dummy1 up
 414
 415         ${ns_a} ip addr add ${dummy6_0_addr}/${dummy6_mask} dev dummy0
 416         ${ns_a} ip addr add ${dummy6_1_addr}/${dummy6_mask} dev dummy1
 417
 418         fail=0
 419
 420         # Create vti6 interface bound to device, passing MTU, check it
 421         ${ns_a} ip link add vti6_a mtu 1300 type vti6 remote ${dummy6_0_addr} local ${dummy6_0_addr}
 422         mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti6_a)"
 423         if [ ${mtu} -ne 1300 ]; then
 424                 err "  vti6 MTU ${mtu} doesn't match configured value 1300"
 425                 fail=1
 426         fi
 427
 428         # Move to another device with different MTU, without passing MTU, check
 429         # MTU is adjusted
 430         ${ns_a} ip link set vti6_a type vti6 remote ${dummy6_1_addr} local ${dummy6_1_addr}
 431         mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti6_a)"
 432         if [ ${mtu} -ne $((3000 - 40)) ]; then
 433                 err "  vti MTU ${mtu} is not dummy MTU 3000 minus IPv6 header length"
 434                 fail=1
 435         fi
 436
 437         # Move it back, passing MTU, check MTU is not overridden
 438         ${ns_a} ip link set vti6_a mtu 1280 type vti6 remote ${dummy6_0_addr} local ${dummy6_0_addr}
 439         mtu="$(link_get_mtu "${ns_a}" vti6_a)"
 440         if [ ${mtu} -ne 1280 ]; then
 441                 err "  vti6 MTU ${mtu} doesn't match configured value 1280"
 442                 fail=1
 443         fi
 444
 445         return ${fail}
 446 }
 447
 448 trap cleanup EXIT
 449
 450 exitcode=0
 451 desc=0
 452 IFS="
 453 "
 454 for t in ${tests}; do
 455         [ $desc -eq 0 ] && name="${t}" && desc=1 && continue || desc=0
 456
 457         (
 458                 unset IFS
 459                 eval test_${name}
 460                 ret=$?
 461                 cleanup
 462
 463                 if [ $ret -eq 0 ]; then
 464                         printf "TEST: %-60s  [ OK ]\n" "${t}"
 465                 elif [ $ret -eq 1 ]; then
 466                         printf "TEST: %-60s  [FAIL]\n" "${t}"
 467                         err_flush
 468                         exit 1
 469                 elif [ $ret -eq 2 ]; then
 470                         printf "TEST: %-60s  [SKIP]\n" "${t}"
 471                         err_flush
 472                 fi
 473         )
 474         [ $? -ne 0 ] && exitcode=1
 475 done
 476
 477 exit ${exitcode}