virtio: Add support for multiqueue
[vpp.git] / src / vnet / devices / tap / tap.c
1 /*
2  *------------------------------------------------------------------
3  * Copyright (c) 2017 Cisco and/or its affiliates.
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at:
7  *
8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  *------------------------------------------------------------------
16  */
17
18 #define _GNU_SOURCE
19 #include <sys/types.h>
20 #include <sys/stat.h>
21 #include <fcntl.h>
22 #include <net/if.h>
23 #include <linux/if_tun.h>
24 #include <sys/ioctl.h>
25 #include <linux/virtio_net.h>
26 #include <linux/vhost.h>
27 #include <sys/eventfd.h>
28 #include <sched.h>
29
30 #include <linux/netlink.h>
31 #include <linux/rtnetlink.h>
32
33 #include <vlib/vlib.h>
34 #include <vlib/unix/unix.h>
35 #include <vnet/ethernet/ethernet.h>
36 #include <vnet/ip/ip4_packet.h>
37 #include <vnet/ip/ip6_packet.h>
38 #include <vnet/devices/netlink.h>
39 #include <vnet/devices/virtio/virtio.h>
40 #include <vnet/devices/tap/tap.h>
41
42 tap_main_t tap_main;
43
44 #define _IOCTL(fd,a,...) \
45   if (ioctl (fd, a, __VA_ARGS__) < 0) \
46     { \
47       err = clib_error_return_unix (0, "ioctl(" #a ")"); \
48       goto error; \
49     }
50
51 static u32
52 virtio_eth_flag_change (vnet_main_t * vnm, vnet_hw_interface_t * hi,
53                         u32 flags)
54 {
55   /* nothing for now */
56   //TODO On MTU change call vnet_netlink_set_if_mtu
57   return 0;
58 }
59
60 static int
61 open_netns_fd (char *netns)
62 {
63   u8 *s = 0;
64   int fd;
65
66   if (strncmp (netns, "pid:", 4) == 0)
67     s = format (0, "/proc/%u/ns/net%c", atoi (netns + 4), 0);
68   else if (netns[0] == '/')
69     s = format (0, "%s%c", netns, 0);
70   else
71     s = format (0, "/var/run/netns/%s%c", netns, 0);
72
73   fd = open ((char *) s, O_RDONLY);
74   vec_free (s);
75   return fd;
76 }
77
78 #define TAP_MAX_INSTANCE 1024
79
80 void
81 tap_create_if (vlib_main_t * vm, tap_create_if_args_t * args)
82 {
83   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
84   vlib_thread_main_t *thm = vlib_get_thread_main ();
85   virtio_main_t *vim = &virtio_main;
86   tap_main_t *tm = &tap_main;
87   vnet_sw_interface_t *sw;
88   vnet_hw_interface_t *hw;
89   int i;
90   int old_netns_fd = -1;
91   struct ifreq ifr;
92   size_t hdrsz;
93   struct vhost_memory *vhost_mem = 0;
94   virtio_if_t *vif = 0;
95   clib_error_t *err = 0;
96   int fd = -1;
97
98   if (args->id != ~0)
99     {
100       if (clib_bitmap_get (tm->tap_ids, args->id))
101         {
102           args->rv = VNET_API_ERROR_INVALID_INTERFACE;
103           args->error = clib_error_return (0, "interface already exists");
104           return;
105         }
106     }
107   else
108     {
109       args->id = clib_bitmap_first_clear (tm->tap_ids);
110     }
111
112   if (args->id > TAP_MAX_INSTANCE)
113     {
114       args->rv = VNET_API_ERROR_UNSPECIFIED;
115       args->error = clib_error_return (0, "cannot find free interface id");
116       return;
117     }
118
119   clib_memset (&ifr, 0, sizeof (ifr));
120   pool_get (vim->interfaces, vif);
121   vif->dev_instance = vif - vim->interfaces;
122   vif->tap_fd = -1;
123   vif->id = args->id;
124
125   if ((vif->fd = open ("/dev/vhost-net", O_RDWR | O_NONBLOCK)) < 0)
126     {
127       args->rv = VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_1;
128       args->error = clib_error_return_unix (0, "open '/dev/vhost-net'");
129       goto error;
130     }
131
132   _IOCTL (vif->fd, VHOST_GET_FEATURES, &vif->remote_features);
133
134   if ((vif->remote_features & VIRTIO_FEATURE (VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF)) == 0)
135     {
136       args->rv = VNET_API_ERROR_UNSUPPORTED;
137       args->error = clib_error_return (0, "vhost-net backend doesn't support "
138                                        "VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF feature");
139       goto error;
140     }
141
142   if ((vif->remote_features & VIRTIO_FEATURE (VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC)) ==
143       0)
144     {
145       args->rv = VNET_API_ERROR_UNSUPPORTED;
146       args->error = clib_error_return (0, "vhost-net backend doesn't support "
147                                        "VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC feature");
148       goto error;
149     }
150
151   if ((vif->remote_features & VIRTIO_FEATURE (VIRTIO_F_VERSION_1)) == 0)
152     {
153       args->rv = VNET_API_ERROR_UNSUPPORTED;
154       args->error = clib_error_return (0, "vhost-net backend doesn't support "
155                                        "VIRTIO_F_VERSION_1 features");
156       goto error;
157     }
158
159   vif->features |= VIRTIO_FEATURE (VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF);
160   vif->features |= VIRTIO_FEATURE (VIRTIO_F_VERSION_1);
161   vif->features |= VIRTIO_FEATURE (VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC);
162
163   virtio_set_net_hdr_size (vif);
164
165   _IOCTL (vif->fd, VHOST_SET_FEATURES, &vif->features);
166
167   if ((vif->tap_fd = open ("/dev/net/tun", O_RDWR | O_NONBLOCK)) < 0)
168     {
169       args->rv = VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_2;
170       args->error = clib_error_return_unix (0, "open '/dev/net/tun'");
171       goto error;
172     }
173
174   ifr.ifr_flags = IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_ONE_QUEUE | IFF_VNET_HDR;
175   _IOCTL (vif->tap_fd, TUNSETIFF, (void *) &ifr);
176   vif->ifindex = if_nametoindex (ifr.ifr_ifrn.ifrn_name);
177
178   unsigned int offload = 0;
179   hdrsz = sizeof (struct virtio_net_hdr_v1);
180   if (args->tap_flags & TAP_FLAG_GSO)
181     {
182       offload = TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6;
183       vif->gso_enabled = 1;
184     }
185   else
186     {
187       vif->gso_enabled = 0;
188     }
189
190   _IOCTL (vif->tap_fd, TUNSETOFFLOAD, offload);
191   _IOCTL (vif->tap_fd, TUNSETVNETHDRSZ, &hdrsz);
192   _IOCTL (vif->fd, VHOST_SET_OWNER, 0);
193
194   /* if namespace is specified, all further netlink messages should be excuted
195      after we change our net namespace */
196   if (args->host_namespace)
197     {
198       old_netns_fd = open ("/proc/self/ns/net", O_RDONLY);
199       if ((fd = open_netns_fd ((char *) args->host_namespace)) == -1)
200         {
201           args->rv = VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_2;
202           args->error = clib_error_return_unix (0, "open_netns_fd '%s'",
203                                                 args->host_namespace);
204           goto error;
205         }
206       args->error = vnet_netlink_set_link_netns (vif->ifindex, fd,
207                                                  (char *) args->host_if_name);
208       if (args->error)
209         {
210           args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
211           goto error;
212         }
213       if (setns (fd, CLONE_NEWNET) == -1)
214         {
215           args->rv = VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_3;
216           args->error = clib_error_return_unix (0, "setns '%s'",
217                                                 args->host_namespace);
218           goto error;
219         }
220       if ((vif->ifindex = if_nametoindex ((char *) args->host_if_name)) == 0)
221         {
222           args->rv = VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_3;
223           args->error = clib_error_return_unix (0, "if_nametoindex '%s'",
224                                                 args->host_if_name);
225           goto error;
226         }
227     }
228   else
229     {
230       if (args->host_if_name)
231         {
232           args->error = vnet_netlink_set_link_name (vif->ifindex,
233                                                     (char *)
234                                                     args->host_if_name);
235           if (args->error)
236             {
237               args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
238               goto error;
239             }
240         }
241     }
242
243   if (!ethernet_mac_address_is_zero (args->host_mac_addr))
244     {
245       args->error = vnet_netlink_set_link_addr (vif->ifindex,
246                                                 args->host_mac_addr);
247       if (args->error)
248         {
249           args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
250           goto error;
251         }
252     }
253
254   if (args->host_bridge)
255     {
256       args->error = vnet_netlink_set_link_master (vif->ifindex,
257                                                   (char *) args->host_bridge);
258       if (args->error)
259         {
260           args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
261           goto error;
262         }
263     }
264
265
266   if (args->host_ip4_prefix_len)
267     {
268       args->error = vnet_netlink_add_ip4_addr (vif->ifindex,
269                                                &args->host_ip4_addr,
270                                                args->host_ip4_prefix_len);
271       if (args->error)
272         {
273           args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
274           goto error;
275         }
276     }
277
278   if (args->host_ip6_prefix_len)
279     {
280       args->error = vnet_netlink_add_ip6_addr (vif->ifindex,
281                                                &args->host_ip6_addr,
282                                                args->host_ip6_prefix_len);
283       if (args->error)
284         {
285           args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
286           goto error;
287         }
288     }
289
290   args->error = vnet_netlink_set_link_state (vif->ifindex, 1 /* UP */ );
291   if (args->error)
292     {
293       args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
294       goto error;
295     }
296
297   if (args->host_ip4_gw_set)
298     {
299       args->error = vnet_netlink_add_ip4_route (0, 0, &args->host_ip4_gw);
300       if (args->error)
301         {
302           args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
303           goto error;
304         }
305     }
306
307   if (args->host_ip6_gw_set)
308     {
309       args->error = vnet_netlink_add_ip6_route (0, 0, &args->host_ip6_gw);
310       if (args->error)
311         {
312           args->rv = VNET_API_ERROR_NETLINK_ERROR;
313           goto error;
314         }
315     }
316
317   /* switch back to old net namespace */
318   if (args->host_namespace)
319     {
320       if (setns (old_netns_fd, CLONE_NEWNET) == -1)
321         {
322           args->rv = VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_2;
323           args->error = clib_error_return_unix (0, "setns '%s'",
324                                                 args->host_namespace);
325           goto error;
326         }
327     }
328
329   /* Set vhost memory table */
330   i = sizeof (struct vhost_memory) + sizeof (struct vhost_memory_region);
331   vhost_mem = clib_mem_alloc (i);
332   clib_memset (vhost_mem, 0, i);
333   vhost_mem->nregions = 1;
334   vhost_mem->regions[0].memory_size = (1ULL << 47) - 4096;
335   _IOCTL (vif->fd, VHOST_SET_MEM_TABLE, vhost_mem);
336
337   if ((args->error =
338        virtio_vring_init (vm, vif, RX_QUEUE (0), args->rx_ring_sz)))
339     {
340       args->rv = VNET_API_ERROR_INIT_FAILED;
341       goto error;
342     }
343   vif->num_rxqs = 1;
344
345   if ((args->error =
346        virtio_vring_init (vm, vif, TX_QUEUE (0), args->tx_ring_sz)))
347     {
348       args->rv = VNET_API_ERROR_INIT_FAILED;
349       goto error;
350     }
351   vif->num_txqs = 1;
352
353   if (!args->mac_addr_set)
354     ethernet_mac_address_generate (args->mac_addr);
355
356   clib_memcpy (vif->mac_addr, args->mac_addr, 6);
357
358   vif->host_if_name = args->host_if_name;
359   args->host_if_name = 0;
360   vif->net_ns = args->host_namespace;
361   args->host_namespace = 0;
362   vif->host_bridge = args->host_bridge;
363   args->host_bridge = 0;
364   clib_memcpy (vif->host_mac_addr, args->host_mac_addr, 6);
365   vif->host_ip4_prefix_len = args->host_ip4_prefix_len;
366   vif->host_ip6_prefix_len = args->host_ip6_prefix_len;
367   if (args->host_ip4_prefix_len)
368     clib_memcpy (&vif->host_ip4_addr, &args->host_ip4_addr, 4);
369   if (args->host_ip6_prefix_len)
370     clib_memcpy (&vif->host_ip6_addr, &args->host_ip6_addr, 16);
371
372   vif->type = VIRTIO_IF_TYPE_TAP;
373   args->error = ethernet_register_interface (vnm, virtio_device_class.index,
374                                              vif->dev_instance,
375                                              vif->mac_addr,
376                                              &vif->hw_if_index,
377                                              virtio_eth_flag_change);
378   if (args->error)
379     {
380       args->rv = VNET_API_ERROR_INVALID_REGISTRATION;
381       goto error;
382     }
383
384   tm->tap_ids = clib_bitmap_set (tm->tap_ids, vif->id, 1);
385   sw = vnet_get_hw_sw_interface (vnm, vif->hw_if_index);
386   vif->sw_if_index = sw->sw_if_index;
387   args->sw_if_index = vif->sw_if_index;
388   hw = vnet_get_hw_interface (vnm, vif->hw_if_index);
389   hw->flags |= VNET_HW_INTERFACE_FLAG_SUPPORTS_INT_MODE;
390   if (args->tap_flags & TAP_FLAG_GSO)
391     {
392       hw->flags |= VNET_HW_INTERFACE_FLAG_SUPPORTS_GSO;
393       vnm->interface_main.gso_interface_count++;
394     }
395   vnet_hw_interface_set_input_node (vnm, vif->hw_if_index,
396                                     virtio_input_node.index);
397   vnet_hw_interface_assign_rx_thread (vnm, vif->hw_if_index, 0, ~0);
398   vnet_hw_interface_set_rx_mode (vnm, vif->hw_if_index, 0,
399                                  VNET_HW_INTERFACE_RX_MODE_DEFAULT);
400   vif->per_interface_next_index = ~0;
401   virtio_vring_set_numa_node (vm, vif, RX_QUEUE (0));
402   vif->flags |= VIRTIO_IF_FLAG_ADMIN_UP;
403   vnet_hw_interface_set_flags (vnm, vif->hw_if_index,
404                                VNET_HW_INTERFACE_FLAG_LINK_UP);
405   vif->cxq_vring = NULL;
406
407   if (thm->n_vlib_mains > 1)
408     clib_spinlock_init (&vif->lockp);
409   goto done;
410
411 error:
412   if (err)
413     {
414       ASSERT (args->error == 0);
415       args->error = err;
416       args->rv = VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_3;
417     }
418   if (vif->tap_fd != -1)
419     close (vif->tap_fd);
420   if (vif->fd != -1)
421     close (vif->fd);
422   vec_foreach_index (i, vif->rxq_vrings) virtio_vring_free_rx (vm, vif,
423                                                                RX_QUEUE (i));
424   vec_foreach_index (i, vif->txq_vrings) virtio_vring_free_tx (vm, vif,
425                                                                TX_QUEUE (i));
426   vec_free (vif->rxq_vrings);
427   vec_free (vif->txq_vrings);
428   clib_memset (vif, 0, sizeof (virtio_if_t));
429   pool_put (vim->interfaces, vif);
430
431 done:
432   if (vhost_mem)
433     clib_mem_free (vhost_mem);
434   if (old_netns_fd != -1)
435     close (old_netns_fd);
436   if (fd != -1)
437     close (fd);
438 }
439
440 int
441 tap_delete_if (vlib_main_t * vm, u32 sw_if_index)
442 {
443   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
444   virtio_main_t *mm = &virtio_main;
445   tap_main_t *tm = &tap_main;
446   int i;
447   virtio_if_t *vif;
448   vnet_hw_interface_t *hw;
449
450   hw = vnet_get_sup_hw_interface (vnm, sw_if_index);
451   if (hw == NULL || virtio_device_class.index != hw->dev_class_index)
452     return VNET_API_ERROR_INVALID_SW_IF_INDEX;
453
454   vif = pool_elt_at_index (mm->interfaces, hw->dev_instance);
455
456   if (vif->type != VIRTIO_IF_TYPE_TAP)
457     return VNET_API_ERROR_INVALID_INTERFACE;
458
459   /* decrement if this was a GSO interface */
460   if (hw->flags & VNET_HW_INTERFACE_FLAG_SUPPORTS_GSO)
461     vnm->interface_main.gso_interface_count--;
462
463   /* bring down the interface */
464   vnet_hw_interface_set_flags (vnm, vif->hw_if_index, 0);
465   vnet_sw_interface_set_flags (vnm, vif->sw_if_index, 0);
466   vnet_hw_interface_unassign_rx_thread (vnm, vif->hw_if_index, RX_QUEUE (0));
467
468   ethernet_delete_interface (vnm, vif->hw_if_index);
469   vif->hw_if_index = ~0;
470
471   if (vif->tap_fd != -1)
472     close (vif->tap_fd);
473   if (vif->fd != -1)
474     close (vif->fd);
475
476   vec_foreach_index (i, vif->rxq_vrings) virtio_vring_free_rx (vm, vif,
477                                                                RX_QUEUE (i));
478   vec_foreach_index (i, vif->txq_vrings) virtio_vring_free_tx (vm, vif,
479                                                                TX_QUEUE (i));
480   vec_free (vif->rxq_vrings);
481   vec_free (vif->txq_vrings);
482
483   tm->tap_ids = clib_bitmap_set (tm->tap_ids, vif->id, 0);
484   clib_spinlock_free (&vif->lockp);
485   clib_memset (vif, 0, sizeof (*vif));
486   pool_put (mm->interfaces, vif);
487
488   return 0;
489 }
490
491 int
492 tap_gso_enable_disable (vlib_main_t * vm, u32 sw_if_index, int enable_disable)
493 {
494   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
495   virtio_main_t *mm = &virtio_main;
496   virtio_if_t *vif;
497   vnet_hw_interface_t *hw = vnet_get_sup_hw_interface (vnm, sw_if_index);
498   clib_error_t *err = 0;
499
500   if (hw == NULL || virtio_device_class.index != hw->dev_class_index)
501     return VNET_API_ERROR_INVALID_SW_IF_INDEX;
502
503   vif = pool_elt_at_index (mm->interfaces, hw->dev_instance);
504
505   const unsigned int gso_on = TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6;
506   const unsigned int gso_off = 0;
507   unsigned int offload = enable_disable ? gso_on : gso_off;
508   _IOCTL (vif->tap_fd, TUNSETOFFLOAD, offload);
509   vif->gso_enabled = enable_disable ? 1 : 0;
510   if (enable_disable)
511     {
512       if ((hw->flags & VNET_HW_INTERFACE_FLAG_SUPPORTS_GSO) == 0)
513         {
514           vnm->interface_main.gso_interface_count++;
515           hw->flags |= VNET_HW_INTERFACE_FLAG_SUPPORTS_GSO;
516         }
517     }
518   else
519     {
520       if ((hw->flags & VNET_HW_INTERFACE_FLAG_SUPPORTS_GSO) != 0)
521         {
522           vnm->interface_main.gso_interface_count--;
523           hw->flags &= ~VNET_HW_INTERFACE_FLAG_SUPPORTS_GSO;
524         }
525     }
526
527 error:
528   if (err)
529     {
530       clib_warning ("Error %s gso on sw_if_index %d",
531                     enable_disable ? "enabling" : "disabling", sw_if_index);
532       return VNET_API_ERROR_SYSCALL_ERROR_3;
533     }
534   return 0;
535 }
536
537 int
538 tap_dump_ifs (tap_interface_details_t ** out_tapids)
539 {
540   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
541   virtio_main_t *mm = &virtio_main;
542   virtio_if_t *vif;
543   virtio_vring_t *vring;
544   vnet_hw_interface_t *hi;
545   tap_interface_details_t *r_tapids = NULL;
546   tap_interface_details_t *tapid = NULL;
547
548   /* *INDENT-OFF* */
549   pool_foreach (vif, mm->interfaces,
550     if (vif->type != VIRTIO_IF_TYPE_TAP)
551       continue;
552     vec_add2(r_tapids, tapid, 1);
553     clib_memset (tapid, 0, sizeof (*tapid));
554     tapid->id = vif->id;
555     tapid->sw_if_index = vif->sw_if_index;
556     hi = vnet_get_hw_interface (vnm, vif->hw_if_index);
557     clib_memcpy(tapid->dev_name, hi->name,
558                 MIN (ARRAY_LEN (tapid->dev_name) - 1,
559                      strlen ((const char *) hi->name)));
560     vring = vec_elt_at_index (vif->rxq_vrings, RX_QUEUE_ACCESS(0));
561     tapid->rx_ring_sz = vring->size;
562     vring = vec_elt_at_index (vif->txq_vrings, TX_QUEUE_ACCESS(0));
563     tapid->tx_ring_sz = vring->size;
564     clib_memcpy(tapid->host_mac_addr, vif->host_mac_addr, 6);
565     if (vif->host_if_name)
566       {
567         clib_memcpy(tapid->host_if_name, vif->host_if_name,
568                     MIN (ARRAY_LEN (tapid->host_if_name) - 1,
569                     strlen ((const char *) vif->host_if_name)));
570       }
571     if (vif->net_ns)
572       {
573         clib_memcpy(tapid->host_namespace, vif->net_ns,
574                     MIN (ARRAY_LEN (tapid->host_namespace) - 1,
575                     strlen ((const char *) vif->net_ns)));
576       }
577     if (vif->host_bridge)
578       {
579         clib_memcpy(tapid->host_bridge, vif->host_bridge,
580                     MIN (ARRAY_LEN (tapid->host_bridge) - 1,
581                     strlen ((const char *) vif->host_bridge)));
582       }
583     if (vif->host_ip4_prefix_len)
584       clib_memcpy(tapid->host_ip4_addr, &vif->host_ip4_addr, 4);
585     tapid->host_ip4_prefix_len = vif->host_ip4_prefix_len;
586     if (vif->host_ip6_prefix_len)
587       clib_memcpy(tapid->host_ip6_addr, &vif->host_ip6_addr, 16);
588     tapid->host_ip6_prefix_len = vif->host_ip6_prefix_len;
589   );
590   /* *INDENT-ON* */
591
592   *out_tapids = r_tapids;
593
594   return 0;
595 }
596
597 static clib_error_t *
598 tap_init (vlib_main_t * vm)
599 {
600   tap_main_t *tm = &tap_main;
601   clib_error_t *error = 0;
602
603   tm->log_default = vlib_log_register_class ("tap", 0);
604   vlib_log_debug (tm->log_default, "initialized");
605
606   return error;
607 }
608
609 VLIB_INIT_FUNCTION (tap_init);
610
611 /*
612  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
613  *
614  * Local Variables:
615  * eval: (c-set-style "gnu")
616  * End:
617  */