lib/librte_vhost/rte_virtio_net.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 _VIRTIO_NET_H_
  35 #define _VIRTIO_NET_H_
  36
  37 /**
  38  * @file
  39  * Interface to vhost net
  40  */
  41
  42 #include <stdint.h>
  43 #include <linux/vhost.h>
  44 #include <linux/virtio_ring.h>
  45 #include <linux/virtio_net.h>
  46 #include <sys/eventfd.h>
  47 #include <sys/socket.h>
  48 #include <linux/if.h>
  49
  50 #include <rte_memory.h>
  51 #include <rte_mempool.h>
  52 #include <rte_ether.h>
  53
  54 struct rte_mbuf;
  55
  56 #define VHOST_MEMORY_MAX_NREGIONS 8
  57
  58 /* Used to indicate that the device is running on a data core */
  59 #define VIRTIO_DEV_RUNNING 1
  60
  61 /* Backend value set by guest. */
  62 #define VIRTIO_DEV_STOPPED -1
  63
  64
  65 /* Enum for virtqueue management. */
  66 enum {VIRTIO_RXQ, VIRTIO_TXQ, VIRTIO_QNUM};
  67
  68 #define BUF_VECTOR_MAX 256
  69
  70 /**
  71  * Structure contains buffer address, length and descriptor index
  72  * from vring to do scatter RX.
  73  */
  74 struct buf_vector {
  75         uint64_t buf_addr;
  76         uint32_t buf_len;
  77         uint32_t desc_idx;
  78 };
  79
  80 /**
  81  * Structure contains variables relevant to RX/TX virtqueues.
  82  */
  83 struct vhost_virtqueue {
  84         struct vring_desc       *desc;                  /**< Virtqueue descriptor ring. */
  85         struct vring_avail      *avail;                 /**< Virtqueue available ring. */
  86         struct vring_used       *used;                  /**< Virtqueue used ring. */
  87         uint32_t                size;                   /**< Size of descriptor ring. */
  88         uint32_t                backend;                /**< Backend value to determine if device should started/stopped. */
  89         uint16_t                vhost_hlen;             /**< Vhost header length (varies depending on RX merge buffers. */
  90         volatile uint16_t       last_used_idx;          /**< Last index used on the available ring */
  91         volatile uint16_t       last_used_idx_res;      /**< Used for multiple devices reserving buffers. */
  92 #define VIRTIO_INVALID_EVENTFD          (-1)
  93 #define VIRTIO_UNINITIALIZED_EVENTFD    (-2)
  94         int                     callfd;                 /**< Used to notify the guest (trigger interrupt). */
  95         int                     kickfd;                 /**< Currently unused as polling mode is enabled. */
  96         int                     enabled;
  97         uint64_t                log_guest_addr;         /**< Physical address of used ring, for logging */
  98         uint64_t                reserved[15];           /**< Reserve some spaces for future extension. */
  99         struct buf_vector       buf_vec[BUF_VECTOR_MAX];        /**< for scatter RX. */
 100 } __rte_cache_aligned;
 101
 102 /* Old kernels have no such macro defined */
 103 #ifndef VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE
 104  #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE 21
 105 #endif
 106
 107
 108 /*
 109  * Make an extra wrapper for VIRTIO_NET_F_MQ and
 110  * VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_MAX as they are
 111  * introduced since kernel v3.8. This makes our
 112  * code buildable for older kernel.
 113  */
 114 #ifdef VIRTIO_NET_F_MQ
 115  #define VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS  VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_MAX
 116  #define VHOST_SUPPORTS_MQ      (1ULL << VIRTIO_NET_F_MQ)
 117 #else
 118  #define VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS  1
 119  #define VHOST_SUPPORTS_MQ      0
 120 #endif
 121
 122 /*
 123  * Define virtio 1.0 for older kernels
 124  */
 125 #ifndef VIRTIO_F_VERSION_1
 126  #define VIRTIO_F_VERSION_1 32
 127 #endif
 128
 129 /**
 130  * Device structure contains all configuration information relating to the device.
 131  */
 132 struct virtio_net {
 133         struct virtio_memory    *mem;           /**< QEMU memory and memory region information. */
 134         uint64_t                features;       /**< Negotiated feature set. */
 135         uint64_t                protocol_features;      /**< Negotiated protocol feature set. */
 136         uint64_t                device_fh;      /**< device identifier. */
 137         uint32_t                flags;          /**< Device flags. Only used to check if device is running on data core. */
 138 #define IF_NAME_SZ (PATH_MAX > IFNAMSIZ ? PATH_MAX : IFNAMSIZ)
 139         char                    ifname[IF_NAME_SZ];     /**< Name of the tap device or socket path. */
 140         uint32_t                virt_qp_nb;     /**< number of queue pair we have allocated */
 141         void                    *priv;          /**< private context */
 142         uint64_t                log_size;       /**< Size of log area */
 143         uint64_t                log_base;       /**< Where dirty pages are logged */
 144         struct ether_addr       mac;            /**< MAC address */
 145         rte_atomic16_t          broadcast_rarp; /**< A flag to tell if we need broadcast rarp packet */
 146         uint64_t                reserved[61];   /**< Reserve some spaces for future extension. */
 147         struct vhost_virtqueue  *virtqueue[VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS * 2];  /**< Contains all virtqueue information. */
 148 } __rte_cache_aligned;
 149
 150 /**
 151  * Information relating to memory regions including offsets to addresses in QEMUs memory file.
 152  */
 153 struct virtio_memory_regions {
 154         uint64_t        guest_phys_address;     /**< Base guest physical address of region. */
 155         uint64_t        guest_phys_address_end; /**< End guest physical address of region. */
 156         uint64_t        memory_size;            /**< Size of region. */
 157         uint64_t        userspace_address;      /**< Base userspace address of region. */
 158         uint64_t        address_offset;         /**< Offset of region for address translation. */
 159 };
 160
 161
 162 /**
 163  * Memory structure includes region and mapping information.
 164  */
 165 struct virtio_memory {
 166         uint64_t        base_address;   /**< Base QEMU userspace address of the memory file. */
 167         uint64_t        mapped_address; /**< Mapped address of memory file base in our applications memory space. */
 168         uint64_t        mapped_size;    /**< Total size of memory file. */
 169         uint32_t        nregions;       /**< Number of memory regions. */
 170         struct virtio_memory_regions      regions[0]; /**< Memory region information. */
 171 };
 172
 173 /**
 174  * Device and vring operations.
 175  *
 176  * Make sure to set VIRTIO_DEV_RUNNING to the device flags in new_device and
 177  * remove it in destroy_device.
 178  *
 179  */
 180 struct virtio_net_device_ops {
 181         int (*new_device)(struct virtio_net *); /**< Add device. */
 182         void (*destroy_device)(volatile struct virtio_net *);   /**< Remove device. */
 183
 184         int (*vring_state_changed)(struct virtio_net *dev, uint16_t queue_id, int enable);      /**< triggered when a vring is enabled or disabled */
 185 };
 186
 187 static inline uint16_t __attribute__((always_inline))
 188 rte_vring_available_entries(struct virtio_net *dev, uint16_t queue_id)
 189 {
 190         struct vhost_virtqueue *vq = dev->virtqueue[queue_id];
 191
 192         if (!vq->enabled)
 193                 return 0;
 194
 195         return *(volatile uint16_t *)&vq->avail->idx - vq->last_used_idx_res;
 196 }
 197
 198 /**
 199  * Function to convert guest physical addresses to vhost virtual addresses.
 200  * This is used to convert guest virtio buffer addresses.
 201  */
 202 static inline uint64_t __attribute__((always_inline))
 203 gpa_to_vva(struct virtio_net *dev, uint64_t guest_pa)
 204 {
 205         struct virtio_memory_regions *region;
 206         uint32_t regionidx;
 207         uint64_t vhost_va = 0;
 208
 209         for (regionidx = 0; regionidx < dev->mem->nregions; regionidx++) {
 210                 region = &dev->mem->regions[regionidx];
 211                 if ((guest_pa >= region->guest_phys_address) &&
 212                         (guest_pa <= region->guest_phys_address_end)) {
 213                         vhost_va = region->address_offset + guest_pa;
 214                         break;
 215                 }
 216         }
 217         return vhost_va;
 218 }
 219
 220
 221 /**
 222  *  Disable features in feature_mask. Returns 0 on success.
 223  */
 224 int rte_vhost_feature_disable(uint64_t feature_mask);
 225
 226 /**
 227  *  Enable features in feature_mask. Returns 0 on success.
 228  */
 229 int rte_vhost_feature_enable(uint64_t feature_mask);
 230
 231 /* Returns currently supported vhost features */
 232 uint64_t rte_vhost_feature_get(void);
 233
 234 int rte_vhost_enable_guest_notification(struct virtio_net *dev, uint16_t queue_id, int enable);
 235
 236 /* Register vhost driver. dev_name could be different for multiple instance support. */
 237 int rte_vhost_driver_register(const char *dev_name);
 238
 239 /* Unregister vhost driver. This is only meaningful to vhost user. */
 240 int rte_vhost_driver_unregister(const char *dev_name);
 241
 242 /* Register callbacks. */
 243 int rte_vhost_driver_callback_register(struct virtio_net_device_ops const * const);
 244 /* Start vhost driver session blocking loop. */
 245 int rte_vhost_driver_session_start(void);
 246
 247 /**
 248  * This function adds buffers to the virtio devices RX virtqueue. Buffers can
 249  * be received from the physical port or from another virtual device. A packet
 250  * count is returned to indicate the number of packets that were succesfully
 251  * added to the RX queue.
 252  * @param dev
 253  *  virtio-net device
 254  * @param queue_id
 255  *  virtio queue index in mq case
 256  * @param pkts
 257  *  array to contain packets to be enqueued
 258  * @param count
 259  *  packets num to be enqueued
 260  * @return
 261  *  num of packets enqueued
 262  */
 263 uint16_t rte_vhost_enqueue_burst(struct virtio_net *dev, uint16_t queue_id,
 264         struct rte_mbuf **pkts, uint16_t count);
 265
 266 /**
 267  * This function gets guest buffers from the virtio device TX virtqueue,
 268  * construct host mbufs, copies guest buffer content to host mbufs and
 269  * store them in pkts to be processed.
 270  * @param dev
 271  *  virtio-net device
 272  * @param queue_id
 273  *  virtio queue index in mq case
 274  * @param mbuf_pool
 275  *  mbuf_pool where host mbuf is allocated.
 276  * @param pkts
 277  *  array to contain packets to be dequeued
 278  * @param count
 279  *  packets num to be dequeued
 280  * @return
 281  *  num of packets dequeued
 282  */
 283 uint16_t rte_vhost_dequeue_burst(struct virtio_net *dev, uint16_t queue_id,
 284         struct rte_mempool *mbuf_pool, struct rte_mbuf **pkts, uint16_t count);
 285
 286 #endif /* _VIRTIO_NET_H_ */