src/vlib/pci/linux_pci.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2016 Cisco and/or its affiliates.
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at:
   6  *
   7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15 /*
  16  * pci.c: Linux user space PCI bus management.
  17  *
  18  * Copyright (c) 2008 Eliot Dresselhaus
  19  *
  20  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
  21  * a copy of this software and associated documentation files (the
  22  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
  23  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  24  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
  25  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  26  * the following conditions:
  27  *
  28  * The above copyright notice and this permission notice shall be
  29  * included in all copies or substantial portions of the Software.
  30  *
  31  *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  32  *  EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  33  *  MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  34  *  NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE
  35  *  LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION
  36  *  OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION
  37  *  WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  38  */
  39
  40 #include <vlib/vlib.h>
  41 #include <vlib/pci/pci.h>
  42 #include <vlib/unix/unix.h>
  43
  44 #include <sys/types.h>
  45 #include <sys/stat.h>
  46 #include <fcntl.h>
  47 #include <dirent.h>
  48 #include <sys/ioctl.h>
  49 #include <net/if.h>
  50 #include <linux/ethtool.h>
  51 #include <linux/sockios.h>
  52
  53 typedef struct
  54 {
  55   /* /sys/bus/pci/devices/... directory name for this device. */
  56   u8 *dev_dir_name;
  57
  58   /* Resource file descriptors. */
  59   int *resource_fds;
  60
  61   /* File descriptor for config space read/write. */
  62   int config_fd;
  63
  64   /* File descriptor for /dev/uio%d */
  65   int uio_fd;
  66
  67   /* Minor device for uio device. */
  68   u32 uio_minor;
  69
  70   /* Index given by unix_file_add. */
  71   u32 unix_file_index;
  72
  73 } linux_pci_device_t;
  74
  75 /* Pool of PCI devices. */
  76 typedef struct
  77 {
  78   vlib_main_t *vlib_main;
  79   linux_pci_device_t *linux_pci_devices;
  80 } linux_pci_main_t;
  81
  82 extern linux_pci_main_t linux_pci_main;
  83
  84 /* Call to allocate/initialize the pci subsystem.
  85    This is not an init function so that users can explicitly enable
  86    pci only when it's needed. */
  87 clib_error_t *pci_bus_init (vlib_main_t * vm);
  88
  89 clib_error_t *vlib_pci_bind_to_uio (vlib_pci_device_t * d,
  90                                     char *uio_driver_name);
  91
  92 linux_pci_main_t linux_pci_main;
  93
  94 clib_error_t *
  95 vlib_pci_bind_to_uio (vlib_pci_device_t * d, char *uio_driver_name)
  96 {
  97   clib_error_t *error = 0;
  98   u8 *s = 0;
  99   DIR *dir = 0;
 100   struct dirent *e;
 101   int fd;
 102   u8 *dev_dir_name = format (0, "/sys/bus/pci/devices/%U",
 103                              format_vlib_pci_addr, &d->bus_address);
 104
 105   /* if uio sub-directory exists, we are fine, device is
 106      already bound to UIO driver */
 107   s = format (s, "%v/uio%c", dev_dir_name, 0);
 108   if (access ((char *) s, F_OK) == 0)
 109     goto done;
 110   vec_reset_length (s);
 111
 112   s = format (s, "%v/iommu_group%c", dev_dir_name, 0);
 113   if (access ((char *) s, F_OK) == 0)
 114     goto done;
 115   vec_reset_length (s);
 116
 117   /* walk trough all linux interfaces and if interface belonging to
 118      this device is founf check if interface is admin up  */
 119   dir = opendir ("/sys/class/net");
 120   s = format (s, "%U%c", format_vlib_pci_addr, &d->bus_address, 0);
 121
 122   if (!dir)
 123     {
 124       error = clib_error_return (0, "Skipping PCI device %U: failed to "
 125                                  "read /sys/class/net",
 126                                  format_vlib_pci_addr, &d->bus_address);
 127       goto done;
 128     }
 129
 130   fd = socket (PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 131   if (fd < 0)
 132     {
 133       error = clib_error_return_unix (0, "socket");
 134       goto done;
 135     }
 136
 137   while ((e = readdir (dir)))
 138     {
 139       struct ifreq ifr;
 140       struct ethtool_drvinfo drvinfo;
 141
 142       if (e->d_name[0] == '.')  /* skip . and .. */
 143         continue;
 144
 145       memset (&ifr, 0, sizeof ifr);
 146       memset (&drvinfo, 0, sizeof drvinfo);
 147       ifr.ifr_data = (char *) &drvinfo;
 148       strncpy (ifr.ifr_name, e->d_name, IFNAMSIZ - 1);
 149       drvinfo.cmd = ETHTOOL_GDRVINFO;
 150       if (ioctl (fd, SIOCETHTOOL, &ifr) < 0)
 151         {
 152           /* Some interfaces (eg "lo") don't support this ioctl */
 153           if ((errno != ENOTSUP) && (errno != ENODEV))
 154             clib_unix_warning ("ioctl fetch intf %s bus info error",
 155                                e->d_name);
 156           continue;
 157         }
 158
 159       if (strcmp ((char *) s, drvinfo.bus_info))
 160         continue;
 161
 162       memset (&ifr, 0, sizeof (ifr));
 163       strncpy (ifr.ifr_name, e->d_name, IFNAMSIZ - 1);
 164       if (ioctl (fd, SIOCGIFFLAGS, &ifr) < 0)
 165         {
 166           error = clib_error_return_unix (0, "ioctl fetch intf %s flags",
 167                                           e->d_name);
 168           close (fd);
 169           goto done;
 170         }
 171
 172       if (ifr.ifr_flags & IFF_UP)
 173         {
 174           error = clib_error_return (0, "Skipping PCI device %U as host "
 175                                      "interface %s is up",
 176                                      format_vlib_pci_addr, &d->bus_address,
 177                                      e->d_name);
 178           close (fd);
 179           goto done;
 180         }
 181     }
 182
 183   close (fd);
 184   vec_reset_length (s);
 185
 186   s = format (s, "%v/driver/unbind%c", dev_dir_name, 0);
 187   vlib_sysfs_write ((char *) s, "%U", format_vlib_pci_addr, &d->bus_address);
 188   vec_reset_length (s);
 189
 190   s = format (s, "/sys/bus/pci/drivers/%s/new_id%c", uio_driver_name, 0);
 191   vlib_sysfs_write ((char *) s, "0x%04x 0x%04x", d->vendor_id, d->device_id);
 192   vec_reset_length (s);
 193
 194   s = format (s, "/sys/bus/pci/drivers/%s/bind%c", uio_driver_name, 0);
 195   vlib_sysfs_write ((char *) s, "%U", format_vlib_pci_addr, &d->bus_address);
 196
 197 done:
 198   closedir (dir);
 199   vec_free (s);
 200   vec_free (dev_dir_name);
 201   return error;
 202 }
 203
 204
 205 static clib_error_t *
 206 scan_uio_dir (void *arg, u8 * path_name, u8 * file_name)
 207 {
 208   linux_pci_device_t *l = arg;
 209   unformat_input_t input;
 210
 211   unformat_init_string (&input, (char *) file_name, vec_len (file_name));
 212
 213   if (!unformat (&input, "uio%d", &l->uio_minor))
 214     abort ();
 215
 216   unformat_free (&input);
 217   return 0;
 218 }
 219
 220 static clib_error_t *
 221 linux_pci_uio_read_ready (unix_file_t * uf)
 222 {
 223   vlib_pci_main_t *pm = &pci_main;
 224   vlib_pci_device_t *d;
 225   int __attribute__ ((unused)) rv;
 226
 227   u32 icount;
 228   rv = read (uf->file_descriptor, &icount, 4);
 229
 230   d = pool_elt_at_index (pm->pci_devs, uf->private_data);
 231
 232   if (d->interrupt_handler)
 233     d->interrupt_handler (d);
 234
 235   vlib_pci_intr_enable (d);
 236
 237   return /* no error */ 0;
 238 }
 239
 240 static clib_error_t *
 241 linux_pci_uio_error_ready (unix_file_t * uf)
 242 {
 243   u32 error_index = (u32) uf->private_data;
 244
 245   return clib_error_return (0, "pci device %d: error", error_index);
 246 }
 247
 248 static void
 249 add_device (vlib_pci_device_t * dev, linux_pci_device_t * pdev)
 250 {
 251   vlib_pci_main_t *pm = &pci_main;
 252   linux_pci_main_t *lpm = &linux_pci_main;
 253   linux_pci_device_t *l;
 254
 255   pool_get (lpm->linux_pci_devices, l);
 256   l[0] = pdev[0];
 257
 258   l->dev_dir_name = vec_dup (l->dev_dir_name);
 259
 260   dev->os_handle = l - lpm->linux_pci_devices;
 261
 262   {
 263     u8 *uio_dir = format (0, "%s/uio", l->dev_dir_name);
 264     foreach_directory_file ((char *) uio_dir, scan_uio_dir, l,  /* scan_dirs */
 265                             1);
 266     vec_free (uio_dir);
 267   }
 268
 269   {
 270     char *uio_name = (char *) format (0, "/dev/uio%d%c", l->uio_minor, 0);
 271     l->uio_fd = open (uio_name, O_RDWR);
 272     if (l->uio_fd < 0)
 273       clib_unix_error ("open `%s'", uio_name);
 274     vec_free (uio_name);
 275   }
 276
 277   {
 278     unix_file_t template = { 0 };
 279     unix_main_t *um = &unix_main;
 280
 281     template.read_function = linux_pci_uio_read_ready;
 282     template.file_descriptor = l->uio_fd;
 283     template.error_function = linux_pci_uio_error_ready;
 284     template.private_data = dev - pm->pci_devs;
 285
 286     l->unix_file_index = unix_file_add (um, &template);
 287   }
 288 }
 289
 290 static void
 291 linux_pci_device_free (linux_pci_device_t * l)
 292 {
 293   int i;
 294   for (i = 0; i < vec_len (l->resource_fds); i++)
 295     if (l->resource_fds[i] > 0)
 296       close (l->resource_fds[i]);
 297   if (l->config_fd > 0)
 298     close (l->config_fd);
 299   if (l->uio_fd > 0)
 300     close (l->uio_fd);
 301   vec_free (l->resource_fds);
 302   vec_free (l->dev_dir_name);
 303 }
 304
 305 /* Configuration space read/write. */
 306 clib_error_t *
 307 vlib_pci_read_write_config (vlib_pci_device_t * dev,
 308                             vlib_read_or_write_t read_or_write,
 309                             uword address, void *data, u32 n_bytes)
 310 {
 311   linux_pci_main_t *lpm = &linux_pci_main;
 312   linux_pci_device_t *p;
 313   int n;
 314
 315   p = pool_elt_at_index (lpm->linux_pci_devices, dev->os_handle);
 316
 317   if (read_or_write == VLIB_READ)
 318     n = pread (p->config_fd, data, n_bytes, address);
 319   else
 320     n = pwrite (p->config_fd, data, n_bytes, address);
 321
 322   if (n != n_bytes)
 323     return clib_error_return_unix (0, "%s",
 324                                    read_or_write == VLIB_READ
 325                                    ? "read" : "write");
 326
 327   return 0;
 328 }
 329
 330 static clib_error_t *
 331 os_map_pci_resource_internal (uword os_handle,
 332                               u32 resource, u8 * addr, void **result)
 333 {
 334   linux_pci_main_t *pm = &linux_pci_main;
 335   linux_pci_device_t *p;
 336   struct stat stat_buf;
 337   u8 *file_name;
 338   int fd;
 339   clib_error_t *error;
 340   int flags = MAP_SHARED;
 341
 342   error = 0;
 343   p = pool_elt_at_index (pm->linux_pci_devices, os_handle);
 344
 345   file_name = format (0, "%v/resource%d%c", p->dev_dir_name, resource, 0);
 346   fd = open ((char *) file_name, O_RDWR);
 347   if (fd < 0)
 348     {
 349       error = clib_error_return_unix (0, "open `%s'", file_name);
 350       goto done;
 351     }
 352
 353   if (fstat (fd, &stat_buf) < 0)
 354     {
 355       error = clib_error_return_unix (0, "fstat `%s'", file_name);
 356       goto done;
 357     }
 358
 359   vec_validate (p->resource_fds, resource);
 360   p->resource_fds[resource] = fd;
 361   if (addr != 0)
 362     flags |= MAP_FIXED;
 363
 364   *result = mmap (addr,
 365                   /* size */ stat_buf.st_size,
 366                   PROT_READ | PROT_WRITE, flags,
 367                   /* file */ fd,
 368                   /* offset */ 0);
 369   if (*result == (void *) -1)
 370     {
 371       error = clib_error_return_unix (0, "mmap `%s'", file_name);
 372       goto done;
 373     }
 374
 375 done:
 376   if (error)
 377     {
 378       if (fd >= 0)
 379         close (fd);
 380     }
 381   vec_free (file_name);
 382   return error;
 383 }
 384
 385 clib_error_t *
 386 vlib_pci_map_resource (vlib_pci_device_t * dev, u32 resource, void **result)
 387 {
 388   return (os_map_pci_resource_internal
 389           (dev->os_handle, resource, 0 /* addr */ ,
 390            result));
 391 }
 392
 393 clib_error_t *
 394 vlib_pci_map_resource_fixed (vlib_pci_device_t * dev,
 395                              u32 resource, u8 * addr, void **result)
 396 {
 397   return (os_map_pci_resource_internal
 398           (dev->os_handle, resource, addr, result));
 399 }
 400
 401 void
 402 vlib_pci_free_device (vlib_pci_device_t * dev)
 403 {
 404   linux_pci_main_t *pm = &linux_pci_main;
 405   linux_pci_device_t *l;
 406
 407   l = pool_elt_at_index (pm->linux_pci_devices, dev->os_handle);
 408   linux_pci_device_free (l);
 409   pool_put (pm->linux_pci_devices, l);
 410 }
 411
 412 pci_device_registration_t * __attribute__ ((unused))
 413 pci_device_next_registered (pci_device_registration_t * r)
 414 {
 415   uword i;
 416
 417   /* Null vendor id marks end of initialized list. */
 418   for (i = 0; r->supported_devices[i].vendor_id != 0; i++)
 419     ;
 420
 421   return clib_elf_section_data_next (r, i * sizeof (r->supported_devices[0]));
 422 }
 423
 424 static clib_error_t *
 425 init_device_from_registered (vlib_main_t * vm,
 426                              vlib_pci_device_t * dev,
 427                              linux_pci_device_t * pdev)
 428 {
 429   vlib_pci_main_t *pm = &pci_main;
 430   pci_device_registration_t *r;
 431   pci_device_id_t *i;
 432   clib_error_t *error;
 433
 434   r = pm->pci_device_registrations;
 435
 436   while (r)
 437     {
 438       for (i = r->supported_devices; i->vendor_id != 0; i++)
 439         if (i->vendor_id == dev->vendor_id && i->device_id == dev->device_id)
 440           {
 441             error = vlib_pci_bind_to_uio (dev, "uio_pci_generic");
 442             if (error)
 443               {
 444                 clib_error_report (error);
 445                 continue;
 446               }
 447
 448             add_device (dev, pdev);
 449             dev->interrupt_handler = r->interrupt_handler;
 450             return r->init_function (vm, dev);
 451           }
 452       r = r->next_registration;
 453     }
 454   /* No driver, close the PCI config-space FD */
 455   close (pdev->config_fd);
 456   return 0;
 457 }
 458
 459 static clib_error_t *
 460 init_device (vlib_main_t * vm,
 461              vlib_pci_device_t * dev, linux_pci_device_t * pdev)
 462 {
 463   return init_device_from_registered (vm, dev, pdev);
 464 }
 465
 466 static clib_error_t *
 467 scan_device (void *arg, u8 * dev_dir_name, u8 * ignored)
 468 {
 469   vlib_main_t *vm = arg;
 470   vlib_pci_main_t *pm = &pci_main;
 471   int fd;
 472   u8 *f;
 473   clib_error_t *error = 0;
 474   vlib_pci_device_t *dev;
 475   linux_pci_device_t pdev = { 0 };
 476   u32 tmp;
 477
 478   f = format (0, "%v/config%c", dev_dir_name, 0);
 479   fd = open ((char *) f, O_RDWR);
 480
 481   /* Try read-only access if write fails. */
 482   if (fd < 0)
 483     fd = open ((char *) f, O_RDONLY);
 484
 485   if (fd < 0)
 486     {
 487       error = clib_error_return_unix (0, "open `%s'", f);
 488       goto done;
 489     }
 490
 491   pool_get (pm->pci_devs, dev);
 492
 493   /* You can only read more that 64 bytes of config space as root; so we try to
 494      read the full space but fall back to just the first 64 bytes. */
 495   if (read (fd, &dev->config_data, sizeof (dev->config_data)) !=
 496       sizeof (dev->config_data)
 497       && read (fd, &dev->config0,
 498                sizeof (dev->config0)) != sizeof (dev->config0))
 499     {
 500       pool_put (pm->pci_devs, dev);
 501       error = clib_error_return_unix (0, "read `%s'", f);
 502       close (fd);
 503       goto done;
 504     }
 505
 506   {
 507     static pci_config_header_t all_ones;
 508     if (all_ones.vendor_id == 0)
 509       memset (&all_ones, ~0, sizeof (all_ones));
 510
 511     if (!memcmp (&dev->config0.header, &all_ones, sizeof (all_ones)))
 512       {
 513         pool_put (pm->pci_devs, dev);
 514         error = clib_error_return (0, "invalid PCI config for `%s'", f);
 515         close (fd);
 516         goto done;
 517       }
 518   }
 519
 520   if (dev->config0.header.header_type == 0)
 521     pci_config_type0_little_to_host (&dev->config0);
 522   else
 523     pci_config_type1_little_to_host (&dev->config1);
 524
 525   /* Parse bus, dev, function from directory name. */
 526   {
 527     unformat_input_t input;
 528
 529     unformat_init_string (&input, (char *) dev_dir_name,
 530                           vec_len (dev_dir_name));
 531
 532     if (!unformat (&input, "/sys/bus/pci/devices/%U",
 533                    unformat_vlib_pci_addr, &dev->bus_address))
 534       abort ();
 535
 536     unformat_free (&input);
 537
 538   }
 539
 540
 541   pdev.config_fd = fd;
 542   pdev.dev_dir_name = dev_dir_name;
 543
 544   hash_set (pm->pci_dev_index_by_pci_addr, dev->bus_address.as_u32,
 545             dev - pm->pci_devs);
 546
 547   error = init_device (vm, dev, &pdev);
 548
 549   vec_reset_length (f);
 550   f = format (f, "%v/vpd%c", dev_dir_name, 0);
 551   fd = open ((char *) f, O_RDONLY);
 552   if (fd >= 0)
 553     {
 554       while (1)
 555         {
 556           u8 tag[3];
 557           u8 *data = 0;
 558           int len;
 559
 560           if (read (fd, &tag, 3) != 3)
 561             break;
 562
 563           if (tag[0] != 0x82 && tag[0] != 0x90 && tag[0] != 0x91)
 564             break;
 565
 566           len = (tag[2] << 8) | tag[1];
 567           vec_validate (data, len);
 568
 569           if (read (fd, data, len) != len)
 570             {
 571               vec_free (data);
 572               break;
 573             }
 574           if (tag[0] == 0x82)
 575             dev->product_name = data;
 576           else if (tag[0] == 0x90)
 577             dev->vpd_r = data;
 578           else if (tag[0] == 0x91)
 579             dev->vpd_w = data;
 580
 581           data = 0;
 582         }
 583       close (fd);
 584     }
 585
 586   vec_reset_length (f);
 587   f = format (f, "%v/driver%c", dev_dir_name, 0);
 588   dev->driver_name = vlib_sysfs_link_to_name ((char *) f);
 589
 590   dev->numa_node = -1;
 591   vec_reset_length (f);
 592   f = format (f, "%v/numa_node%c", dev_dir_name, 0);
 593   vlib_sysfs_read ((char *) f, "%u", &dev->numa_node);
 594
 595   vec_reset_length (f);
 596   f = format (f, "%v/class%c", dev_dir_name, 0);
 597   vlib_sysfs_read ((char *) f, "0x%x", &tmp);
 598   dev->device_class = tmp >> 8;
 599
 600   vec_reset_length (f);
 601   f = format (f, "%v/vendor%c", dev_dir_name, 0);
 602   vlib_sysfs_read ((char *) f, "0x%x", &tmp);
 603   dev->vendor_id = tmp;
 604
 605   vec_reset_length (f);
 606   f = format (f, "%v/device%c", dev_dir_name, 0);
 607   vlib_sysfs_read ((char *) f, "0x%x", &tmp);
 608   dev->device_id = tmp;
 609
 610 done:
 611   vec_free (f);
 612   return error;
 613 }
 614
 615 clib_error_t *
 616 linux_pci_init (vlib_main_t * vm)
 617 {
 618   vlib_pci_main_t *pm = &pci_main;
 619   clib_error_t *error;
 620
 621   pm->vlib_main = vm;
 622
 623   if ((error = vlib_call_init_function (vm, unix_input_init)))
 624     return error;
 625
 626   ASSERT (sizeof (vlib_pci_addr_t) == sizeof (u32));
 627   pm->pci_dev_index_by_pci_addr = hash_create (0, sizeof (uword));
 628
 629   error = foreach_directory_file ("/sys/bus/pci/devices", scan_device, vm,
 630                                   /* scan_dirs */ 0);
 631
 632   /* Complain and continue. might not be root, etc. */
 633   if (error)
 634     clib_error_report (error);
 635
 636   return error;
 637 }
 638
 639 VLIB_INIT_FUNCTION (linux_pci_init);
 640
 641 /*
 642  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 643  *
 644  * Local Variables:
 645  * eval: (c-set-style "gnu")
 646  * End:
 647  */