drivers/net/virtio/virtqueue.h

   1 /*-
   2  *   BSD LICENSE
   3  *
   4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
   5  *   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  *
  11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *       the documentation and/or other materials provided with the
  16  *       distribution.
  17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
  18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
  19  *       from this software without specific prior written permission.
  20  *
  21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
  24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
  25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
  31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #ifndef _VIRTQUEUE_H_
  35 #define _VIRTQUEUE_H_
  36
  37 #include <stdint.h>
  38
  39 #include <rte_atomic.h>
  40 #include <rte_memory.h>
  41 #include <rte_memzone.h>
  42 #include <rte_mempool.h>
  43
  44 #include "virtio_pci.h"
  45 #include "virtio_ring.h"
  46 #include "virtio_logs.h"
  47 #include "virtio_rxtx.h"
  48
  49 struct rte_mbuf;
  50
  51 /*
  52  * Per virtio_config.h in Linux.
  53  *     For virtio_pci on SMP, we don't need to order with respect to MMIO
  54  *     accesses through relaxed memory I/O windows, so smp_mb() et al are
  55  *     sufficient.
  56  *
  57  */
  58 #define virtio_mb()     rte_smp_mb()
  59 #define virtio_rmb()    rte_smp_rmb()
  60 #define virtio_wmb()    rte_smp_wmb()
  61
  62 #ifdef RTE_PMD_PACKET_PREFETCH
  63 #define rte_packet_prefetch(p)  rte_prefetch1(p)
  64 #else
  65 #define rte_packet_prefetch(p)  do {} while(0)
  66 #endif
  67
  68 #define VIRTQUEUE_MAX_NAME_SZ 32
  69
  70 #ifdef RTE_VIRTIO_USER
  71 /**
  72  * Return the physical address (or virtual address in case of
  73  * virtio-user) of mbuf data buffer.
  74  *
  75  * The address is firstly casted to the word size (sizeof(uintptr_t))
  76  * before casting it to uint64_t. This is to make it work with different
  77  * combination of word size (64 bit and 32 bit) and virtio device
  78  * (virtio-pci and virtio-user).
  79  */
  80 #define VIRTIO_MBUF_ADDR(mb, vq) \
  81         ((uint64_t)(*(uintptr_t *)((uintptr_t)(mb) + (vq)->offset)))
  82 #else
  83 #define VIRTIO_MBUF_ADDR(mb, vq) ((mb)->buf_physaddr)
  84 #endif
  85
  86 /**
  87  * Return the physical address (or virtual address in case of
  88  * virtio-user) of mbuf data buffer, taking care of mbuf data offset
  89  */
  90 #define VIRTIO_MBUF_DATA_DMA_ADDR(mb, vq) \
  91         (VIRTIO_MBUF_ADDR(mb, vq) + (mb)->data_off)
  92
  93 #define VTNET_SQ_RQ_QUEUE_IDX 0
  94 #define VTNET_SQ_TQ_QUEUE_IDX 1
  95 #define VTNET_SQ_CQ_QUEUE_IDX 2
  96
  97 enum { VTNET_RQ = 0, VTNET_TQ = 1, VTNET_CQ = 2 };
  98 /**
  99  * The maximum virtqueue size is 2^15. Use that value as the end of
 100  * descriptor chain terminator since it will never be a valid index
 101  * in the descriptor table. This is used to verify we are correctly
 102  * handling vq_free_cnt.
 103  */
 104 #define VQ_RING_DESC_CHAIN_END 32768
 105
 106 /**
 107  * Control the RX mode, ie. promiscuous, allmulti, etc...
 108  * All commands require an "out" sg entry containing a 1 byte
 109  * state value, zero = disable, non-zero = enable.  Commands
 110  * 0 and 1 are supported with the VIRTIO_NET_F_CTRL_RX feature.
 111  * Commands 2-5 are added with VIRTIO_NET_F_CTRL_RX_EXTRA.
 112  */
 113 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX              0
 114 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_PROMISC      0
 115 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_ALLMULTI     1
 116 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_ALLUNI       2
 117 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_NOMULTI      3
 118 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_NOUNI        4
 119 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_NOBCAST      5
 120
 121 /**
 122  * Control the MAC
 123  *
 124  * The MAC filter table is managed by the hypervisor, the guest should
 125  * assume the size is infinite.  Filtering should be considered
 126  * non-perfect, ie. based on hypervisor resources, the guest may
 127  * received packets from sources not specified in the filter list.
 128  *
 129  * In addition to the class/cmd header, the TABLE_SET command requires
 130  * two out scatterlists.  Each contains a 4 byte count of entries followed
 131  * by a concatenated byte stream of the ETH_ALEN MAC addresses.  The
 132  * first sg list contains unicast addresses, the second is for multicast.
 133  * This functionality is present if the VIRTIO_NET_F_CTRL_RX feature
 134  * is available.
 135  *
 136  * The ADDR_SET command requests one out scatterlist, it contains a
 137  * 6 bytes MAC address. This functionality is present if the
 138  * VIRTIO_NET_F_CTRL_MAC_ADDR feature is available.
 139  */
 140 struct virtio_net_ctrl_mac {
 141         uint32_t entries;
 142         uint8_t macs[][ETHER_ADDR_LEN];
 143 } __attribute__((__packed__));
 144
 145 #define VIRTIO_NET_CTRL_MAC    1
 146  #define VIRTIO_NET_CTRL_MAC_TABLE_SET        0
 147  #define VIRTIO_NET_CTRL_MAC_ADDR_SET         1
 148
 149 /**
 150  * Control VLAN filtering
 151  *
 152  * The VLAN filter table is controlled via a simple ADD/DEL interface.
 153  * VLAN IDs not added may be filtered by the hypervisor.  Del is the
 154  * opposite of add.  Both commands expect an out entry containing a 2
 155  * byte VLAN ID.  VLAN filtering is available with the
 156  * VIRTIO_NET_F_CTRL_VLAN feature bit.
 157  */
 158 #define VIRTIO_NET_CTRL_VLAN     2
 159 #define VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_ADD 0
 160 #define VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_DEL 1
 161
 162 struct virtio_net_ctrl_hdr {
 163         uint8_t class;
 164         uint8_t cmd;
 165 } __attribute__((packed));
 166
 167 typedef uint8_t virtio_net_ctrl_ack;
 168
 169 #define VIRTIO_NET_OK     0
 170 #define VIRTIO_NET_ERR    1
 171
 172 #define VIRTIO_MAX_CTRL_DATA 2048
 173
 174 struct virtio_pmd_ctrl {
 175         struct virtio_net_ctrl_hdr hdr;
 176         virtio_net_ctrl_ack status;
 177         uint8_t data[VIRTIO_MAX_CTRL_DATA];
 178 };
 179
 180 struct vq_desc_extra {
 181         void *cookie;
 182         uint16_t ndescs;
 183 };
 184
 185 struct virtqueue {
 186         struct virtio_hw  *hw; /**< virtio_hw structure pointer. */
 187         struct vring vq_ring;  /**< vring keeping desc, used and avail */
 188         /**
 189          * Last consumed descriptor in the used table,
 190          * trails vq_ring.used->idx.
 191          */
 192         uint16_t vq_used_cons_idx;
 193         uint16_t vq_nentries;  /**< vring desc numbers */
 194         uint16_t vq_free_cnt;  /**< num of desc available */
 195         uint16_t vq_avail_idx; /**< sync until needed */
 196         uint16_t vq_free_thresh; /**< free threshold */
 197
 198         void *vq_ring_virt_mem;  /**< linear address of vring*/
 199         unsigned int vq_ring_size;
 200
 201         union {
 202                 struct virtnet_rx rxq;
 203                 struct virtnet_tx txq;
 204                 struct virtnet_ctl cq;
 205         };
 206
 207         phys_addr_t vq_ring_mem; /**< physical address of vring,
 208                                   * or virtual address for virtio_user. */
 209
 210         /**
 211          * Head of the free chain in the descriptor table. If
 212          * there are no free descriptors, this will be set to
 213          * VQ_RING_DESC_CHAIN_END.
 214          */
 215         uint16_t  vq_desc_head_idx;
 216         uint16_t  vq_desc_tail_idx;
 217         uint16_t  vq_queue_index;   /**< PCI queue index */
 218         uint16_t offset; /**< relative offset to obtain addr in mbuf */
 219         uint16_t  *notify_addr;
 220         struct rte_mbuf **sw_ring;  /**< RX software ring. */
 221         struct vq_desc_extra vq_descx[0];
 222 };
 223
 224 /* If multiqueue is provided by host, then we suppport it. */
 225 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ   4
 226 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_SET        0
 227 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_MIN        1
 228 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_MAX        0x8000
 229
 230 #define VIRTIO_NET_CTRL_MAC_ADDR_SET         1
 231
 232 /**
 233  * This is the first element of the scatter-gather list.  If you don't
 234  * specify GSO or CSUM features, you can simply ignore the header.
 235  */
 236 struct virtio_net_hdr {
 237 #define VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM 1    /**< Use csum_start,csum_offset*/
 238 #define VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID 2    /**< Checksum is valid */
 239         uint8_t flags;
 240 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE     0    /**< Not a GSO frame */
 241 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4    1    /**< GSO frame, IPv4 TCP (TSO) */
 242 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP      3    /**< GSO frame, IPv4 UDP (UFO) */
 243 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6    4    /**< GSO frame, IPv6 TCP */
 244 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN      0x80 /**< TCP has ECN set */
 245         uint8_t gso_type;
 246         uint16_t hdr_len;     /**< Ethernet + IP + tcp/udp hdrs */
 247         uint16_t gso_size;    /**< Bytes to append to hdr_len per frame */
 248         uint16_t csum_start;  /**< Position to start checksumming from */
 249         uint16_t csum_offset; /**< Offset after that to place checksum */
 250 };
 251
 252 /**
 253  * This is the version of the header to use when the MRG_RXBUF
 254  * feature has been negotiated.
 255  */
 256 struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf {
 257         struct   virtio_net_hdr hdr;
 258         uint16_t num_buffers; /**< Number of merged rx buffers */
 259 };
 260
 261 /* Region reserved to allow for transmit header and indirect ring */
 262 #define VIRTIO_MAX_TX_INDIRECT 8
 263 struct virtio_tx_region {
 264         struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf tx_hdr;
 265         struct vring_desc tx_indir[VIRTIO_MAX_TX_INDIRECT]
 266                            __attribute__((__aligned__(16)));
 267 };
 268
 269 /* Chain all the descriptors in the ring with an END */
 270 static inline void
 271 vring_desc_init(struct vring_desc *dp, uint16_t n)
 272 {
 273         uint16_t i;
 274
 275         for (i = 0; i < n - 1; i++)
 276                 dp[i].next = (uint16_t)(i + 1);
 277         dp[i].next = VQ_RING_DESC_CHAIN_END;
 278 }
 279
 280 /**
 281  * Tell the backend not to interrupt us.
 282  */
 283 void virtqueue_disable_intr(struct virtqueue *vq);
 284 /**
 285  *  Dump virtqueue internal structures, for debug purpose only.
 286  */
 287 void virtqueue_dump(struct virtqueue *vq);
 288 /**
 289  *  Get all mbufs to be freed.
 290  */
 291 struct rte_mbuf *virtqueue_detach_unused(struct virtqueue *vq);
 292
 293 /* Flush the elements in the used ring. */
 294 void virtqueue_rxvq_flush(struct virtqueue *vq);
 295
 296 static inline int
 297 virtqueue_full(const struct virtqueue *vq)
 298 {
 299         return vq->vq_free_cnt == 0;
 300 }
 301
 302 static inline int
 303 virtio_get_queue_type(struct virtio_hw *hw, uint16_t vtpci_queue_idx)
 304 {
 305         if (vtpci_queue_idx == hw->max_queue_pairs * 2)
 306                 return VTNET_CQ;
 307         else if (vtpci_queue_idx % 2 == 0)
 308                 return VTNET_RQ;
 309         else
 310                 return VTNET_TQ;
 311 }
 312
 313 #define VIRTQUEUE_NUSED(vq) ((uint16_t)((vq)->vq_ring.used->idx - (vq)->vq_used_cons_idx))
 314
 315 void vq_ring_free_chain(struct virtqueue *vq, uint16_t desc_idx);
 316
 317 static inline void
 318 vq_update_avail_idx(struct virtqueue *vq)
 319 {
 320         virtio_wmb();
 321         vq->vq_ring.avail->idx = vq->vq_avail_idx;
 322 }
 323
 324 static inline void
 325 vq_update_avail_ring(struct virtqueue *vq, uint16_t desc_idx)
 326 {
 327         uint16_t avail_idx;
 328         /*
 329          * Place the head of the descriptor chain into the next slot and make
 330          * it usable to the host. The chain is made available now rather than
 331          * deferring to virtqueue_notify() in the hopes that if the host is
 332          * currently running on another CPU, we can keep it processing the new
 333          * descriptor.
 334          */
 335         avail_idx = (uint16_t)(vq->vq_avail_idx & (vq->vq_nentries - 1));
 336         if (unlikely(vq->vq_ring.avail->ring[avail_idx] != desc_idx))
 337                 vq->vq_ring.avail->ring[avail_idx] = desc_idx;
 338         vq->vq_avail_idx++;
 339 }
 340
 341 static inline int
 342 virtqueue_kick_prepare(struct virtqueue *vq)
 343 {
 344         return !(vq->vq_ring.used->flags & VRING_USED_F_NO_NOTIFY);
 345 }
 346
 347 static inline void
 348 virtqueue_notify(struct virtqueue *vq)
 349 {
 350         /*
 351          * Ensure updated avail->idx is visible to host.
 352          * For virtio on IA, the notificaiton is through io port operation
 353          * which is a serialization instruction itself.
 354          */
 355         VTPCI_OPS(vq->hw)->notify_queue(vq->hw, vq);
 356 }
 357
 358 #ifdef RTE_LIBRTE_VIRTIO_DEBUG_DUMP
 359 #define VIRTQUEUE_DUMP(vq) do { \
 360         uint16_t used_idx, nused; \
 361         used_idx = (vq)->vq_ring.used->idx; \
 362         nused = (uint16_t)(used_idx - (vq)->vq_used_cons_idx); \
 363         PMD_INIT_LOG(DEBUG, \
 364           "VQ: - size=%d; free=%d; used=%d; desc_head_idx=%d;" \
 365           " avail.idx=%d; used_cons_idx=%d; used.idx=%d;" \
 366           " avail.flags=0x%x; used.flags=0x%x", \
 367           (vq)->vq_nentries, (vq)->vq_free_cnt, nused, \
 368           (vq)->vq_desc_head_idx, (vq)->vq_ring.avail->idx, \
 369           (vq)->vq_used_cons_idx, (vq)->vq_ring.used->idx, \
 370           (vq)->vq_ring.avail->flags, (vq)->vq_ring.used->flags); \
 371 } while (0)
 372 #else
 373 #define VIRTQUEUE_DUMP(vq) do { } while (0)
 374 #endif
 375
 376 #endif /* _VIRTQUEUE_H_ */