drivers/net/virtio/virtqueue.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #ifndef _VIRTQUEUE_H_
   6 #define _VIRTQUEUE_H_
   7
   8 #include <stdint.h>
   9
  10 #include <rte_atomic.h>
  11 #include <rte_memory.h>
  12 #include <rte_mempool.h>
  13 #include <rte_net.h>
  14
  15 #include "virtio_pci.h"
  16 #include "virtio_ring.h"
  17 #include "virtio_logs.h"
  18 #include "virtio_rxtx.h"
  19
  20 struct rte_mbuf;
  21
  22 #define DEFAULT_TX_FREE_THRESH 32
  23 #define DEFAULT_RX_FREE_THRESH 32
  24
  25 #define VIRTIO_MBUF_BURST_SZ 64
  26 /*
  27  * Per virtio_ring.h in Linux.
  28  *     For virtio_pci on SMP, we don't need to order with respect to MMIO
  29  *     accesses through relaxed memory I/O windows, so smp_mb() et al are
  30  *     sufficient.
  31  *
  32  *     For using virtio to talk to real devices (eg. vDPA) we do need real
  33  *     barriers.
  34  */
  35 static inline void
  36 virtio_mb(uint8_t weak_barriers)
  37 {
  38         if (weak_barriers)
  39                 rte_smp_mb();
  40         else
  41                 rte_mb();
  42 }
  43
  44 static inline void
  45 virtio_rmb(uint8_t weak_barriers)
  46 {
  47         if (weak_barriers)
  48                 rte_smp_rmb();
  49         else
  50                 rte_io_rmb();
  51 }
  52
  53 static inline void
  54 virtio_wmb(uint8_t weak_barriers)
  55 {
  56         if (weak_barriers)
  57                 rte_smp_wmb();
  58         else
  59                 rte_io_wmb();
  60 }
  61
  62 static inline uint16_t
  63 virtqueue_fetch_flags_packed(struct vring_packed_desc *dp,
  64                               uint8_t weak_barriers)
  65 {
  66         uint16_t flags;
  67
  68         if (weak_barriers) {
  69 /* x86 prefers to using rte_smp_rmb over __atomic_load_n as it reports
  70  * a better perf(~1.5%), which comes from the saved branch by the compiler.
  71  * The if and else branch are identical with the smp and io barriers both
  72  * defined as compiler barriers on x86.
  73  */
  74 #ifdef RTE_ARCH_X86_64
  75                 flags = dp->flags;
  76                 rte_smp_rmb();
  77 #else
  78                 flags = __atomic_load_n(&dp->flags, __ATOMIC_ACQUIRE);
  79 #endif
  80         } else {
  81                 flags = dp->flags;
  82                 rte_io_rmb();
  83         }
  84
  85         return flags;
  86 }
  87
  88 static inline void
  89 virtqueue_store_flags_packed(struct vring_packed_desc *dp,
  90                               uint16_t flags, uint8_t weak_barriers)
  91 {
  92         if (weak_barriers) {
  93 /* x86 prefers to using rte_smp_wmb over __atomic_store_n as it reports
  94  * a better perf(~1.5%), which comes from the saved branch by the compiler.
  95  * The if and else branch are identical with the smp and io barriers both
  96  * defined as compiler barriers on x86.
  97  */
  98 #ifdef RTE_ARCH_X86_64
  99                 rte_smp_wmb();
 100                 dp->flags = flags;
 101 #else
 102                 __atomic_store_n(&dp->flags, flags, __ATOMIC_RELEASE);
 103 #endif
 104         } else {
 105                 rte_io_wmb();
 106                 dp->flags = flags;
 107         }
 108 }
 109 #ifdef RTE_PMD_PACKET_PREFETCH
 110 #define rte_packet_prefetch(p)  rte_prefetch1(p)
 111 #else
 112 #define rte_packet_prefetch(p)  do {} while(0)
 113 #endif
 114
 115 #define VIRTQUEUE_MAX_NAME_SZ 32
 116
 117 #ifdef RTE_VIRTIO_USER
 118 /**
 119  * Return the physical address (or virtual address in case of
 120  * virtio-user) of mbuf data buffer.
 121  *
 122  * The address is firstly casted to the word size (sizeof(uintptr_t))
 123  * before casting it to uint64_t. This is to make it work with different
 124  * combination of word size (64 bit and 32 bit) and virtio device
 125  * (virtio-pci and virtio-user).
 126  */
 127 #define VIRTIO_MBUF_ADDR(mb, vq) \
 128         ((uint64_t)(*(uintptr_t *)((uintptr_t)(mb) + (vq)->offset)))
 129 #else
 130 #define VIRTIO_MBUF_ADDR(mb, vq) ((mb)->buf_iova)
 131 #endif
 132
 133 /**
 134  * Return the physical address (or virtual address in case of
 135  * virtio-user) of mbuf data buffer, taking care of mbuf data offset
 136  */
 137 #define VIRTIO_MBUF_DATA_DMA_ADDR(mb, vq) \
 138         (VIRTIO_MBUF_ADDR(mb, vq) + (mb)->data_off)
 139
 140 #define VTNET_SQ_RQ_QUEUE_IDX 0
 141 #define VTNET_SQ_TQ_QUEUE_IDX 1
 142 #define VTNET_SQ_CQ_QUEUE_IDX 2
 143
 144 enum { VTNET_RQ = 0, VTNET_TQ = 1, VTNET_CQ = 2 };
 145 /**
 146  * The maximum virtqueue size is 2^15. Use that value as the end of
 147  * descriptor chain terminator since it will never be a valid index
 148  * in the descriptor table. This is used to verify we are correctly
 149  * handling vq_free_cnt.
 150  */
 151 #define VQ_RING_DESC_CHAIN_END 32768
 152
 153 /**
 154  * Control the RX mode, ie. promiscuous, allmulti, etc...
 155  * All commands require an "out" sg entry containing a 1 byte
 156  * state value, zero = disable, non-zero = enable.  Commands
 157  * 0 and 1 are supported with the VIRTIO_NET_F_CTRL_RX feature.
 158  * Commands 2-5 are added with VIRTIO_NET_F_CTRL_RX_EXTRA.
 159  */
 160 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX              0
 161 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_PROMISC      0
 162 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_ALLMULTI     1
 163 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_ALLUNI       2
 164 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_NOMULTI      3
 165 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_NOUNI        4
 166 #define VIRTIO_NET_CTRL_RX_NOBCAST      5
 167
 168 /**
 169  * Control the MAC
 170  *
 171  * The MAC filter table is managed by the hypervisor, the guest should
 172  * assume the size is infinite.  Filtering should be considered
 173  * non-perfect, ie. based on hypervisor resources, the guest may
 174  * received packets from sources not specified in the filter list.
 175  *
 176  * In addition to the class/cmd header, the TABLE_SET command requires
 177  * two out scatterlists.  Each contains a 4 byte count of entries followed
 178  * by a concatenated byte stream of the ETH_ALEN MAC addresses.  The
 179  * first sg list contains unicast addresses, the second is for multicast.
 180  * This functionality is present if the VIRTIO_NET_F_CTRL_RX feature
 181  * is available.
 182  *
 183  * The ADDR_SET command requests one out scatterlist, it contains a
 184  * 6 bytes MAC address. This functionality is present if the
 185  * VIRTIO_NET_F_CTRL_MAC_ADDR feature is available.
 186  */
 187 struct virtio_net_ctrl_mac {
 188         uint32_t entries;
 189         uint8_t macs[][RTE_ETHER_ADDR_LEN];
 190 } __rte_packed;
 191
 192 #define VIRTIO_NET_CTRL_MAC    1
 193 #define VIRTIO_NET_CTRL_MAC_TABLE_SET        0
 194 #define VIRTIO_NET_CTRL_MAC_ADDR_SET         1
 195
 196 /**
 197  * Control VLAN filtering
 198  *
 199  * The VLAN filter table is controlled via a simple ADD/DEL interface.
 200  * VLAN IDs not added may be filtered by the hypervisor.  Del is the
 201  * opposite of add.  Both commands expect an out entry containing a 2
 202  * byte VLAN ID.  VLAN filtering is available with the
 203  * VIRTIO_NET_F_CTRL_VLAN feature bit.
 204  */
 205 #define VIRTIO_NET_CTRL_VLAN     2
 206 #define VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_ADD 0
 207 #define VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_DEL 1
 208
 209 /*
 210  * Control link announce acknowledgement
 211  *
 212  * The command VIRTIO_NET_CTRL_ANNOUNCE_ACK is used to indicate that
 213  * driver has recevied the notification; device would clear the
 214  * VIRTIO_NET_S_ANNOUNCE bit in the status field after it receives
 215  * this command.
 216  */
 217 #define VIRTIO_NET_CTRL_ANNOUNCE     3
 218 #define VIRTIO_NET_CTRL_ANNOUNCE_ACK 0
 219
 220 struct virtio_net_ctrl_hdr {
 221         uint8_t class;
 222         uint8_t cmd;
 223 } __rte_packed;
 224
 225 typedef uint8_t virtio_net_ctrl_ack;
 226
 227 #define VIRTIO_NET_OK     0
 228 #define VIRTIO_NET_ERR    1
 229
 230 #define VIRTIO_MAX_CTRL_DATA 2048
 231
 232 struct virtio_pmd_ctrl {
 233         struct virtio_net_ctrl_hdr hdr;
 234         virtio_net_ctrl_ack status;
 235         uint8_t data[VIRTIO_MAX_CTRL_DATA];
 236 };
 237
 238 struct vq_desc_extra {
 239         void *cookie;
 240         uint16_t ndescs;
 241         uint16_t next;
 242 };
 243
 244 struct virtqueue {
 245         struct virtio_hw  *hw; /**< virtio_hw structure pointer. */
 246         union {
 247                 struct {
 248                         /**< vring keeping desc, used and avail */
 249                         struct vring ring;
 250                 } vq_split;
 251
 252                 struct {
 253                         /**< vring keeping descs and events */
 254                         struct vring_packed ring;
 255                         bool used_wrap_counter;
 256                         uint16_t cached_flags; /**< cached flags for descs */
 257                         uint16_t event_flags_shadow;
 258                 } vq_packed;
 259         };
 260
 261         uint16_t vq_used_cons_idx; /**< last consumed descriptor */
 262         uint16_t vq_nentries;  /**< vring desc numbers */
 263         uint16_t vq_free_cnt;  /**< num of desc available */
 264         uint16_t vq_avail_idx; /**< sync until needed */
 265         uint16_t vq_free_thresh; /**< free threshold */
 266
 267         void *vq_ring_virt_mem;  /**< linear address of vring*/
 268         unsigned int vq_ring_size;
 269
 270         union {
 271                 struct virtnet_rx rxq;
 272                 struct virtnet_tx txq;
 273                 struct virtnet_ctl cq;
 274         };
 275
 276         rte_iova_t vq_ring_mem; /**< physical address of vring,
 277                                  * or virtual address for virtio_user. */
 278
 279         /**
 280          * Head of the free chain in the descriptor table. If
 281          * there are no free descriptors, this will be set to
 282          * VQ_RING_DESC_CHAIN_END.
 283          */
 284         uint16_t  vq_desc_head_idx;
 285         uint16_t  vq_desc_tail_idx;
 286         uint16_t  vq_queue_index;   /**< PCI queue index */
 287         uint16_t offset; /**< relative offset to obtain addr in mbuf */
 288         uint16_t  *notify_addr;
 289         struct rte_mbuf **sw_ring;  /**< RX software ring. */
 290         struct vq_desc_extra vq_descx[0];
 291 };
 292
 293 /* If multiqueue is provided by host, then we suppport it. */
 294 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ   4
 295 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_SET        0
 296 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_MIN        1
 297 #define VIRTIO_NET_CTRL_MQ_VQ_PAIRS_MAX        0x8000
 298
 299 /**
 300  * This is the first element of the scatter-gather list.  If you don't
 301  * specify GSO or CSUM features, you can simply ignore the header.
 302  */
 303 struct virtio_net_hdr {
 304 #define VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM 1    /**< Use csum_start,csum_offset*/
 305 #define VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID 2    /**< Checksum is valid */
 306         uint8_t flags;
 307 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE     0    /**< Not a GSO frame */
 308 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4    1    /**< GSO frame, IPv4 TCP (TSO) */
 309 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP      3    /**< GSO frame, IPv4 UDP (UFO) */
 310 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6    4    /**< GSO frame, IPv6 TCP */
 311 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN      0x80 /**< TCP has ECN set */
 312         uint8_t gso_type;
 313         uint16_t hdr_len;     /**< Ethernet + IP + tcp/udp hdrs */
 314         uint16_t gso_size;    /**< Bytes to append to hdr_len per frame */
 315         uint16_t csum_start;  /**< Position to start checksumming from */
 316         uint16_t csum_offset; /**< Offset after that to place checksum */
 317 };
 318
 319 /**
 320  * This is the version of the header to use when the MRG_RXBUF
 321  * feature has been negotiated.
 322  */
 323 struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf {
 324         struct   virtio_net_hdr hdr;
 325         uint16_t num_buffers; /**< Number of merged rx buffers */
 326 };
 327
 328 /* Region reserved to allow for transmit header and indirect ring */
 329 #define VIRTIO_MAX_TX_INDIRECT 8
 330 struct virtio_tx_region {
 331         struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf tx_hdr;
 332         struct vring_desc tx_indir[VIRTIO_MAX_TX_INDIRECT]
 333                 __rte_aligned(16);
 334 };
 335
 336 static inline int
 337 desc_is_used(struct vring_packed_desc *desc, struct virtqueue *vq)
 338 {
 339         uint16_t used, avail, flags;
 340
 341         flags = virtqueue_fetch_flags_packed(desc, vq->hw->weak_barriers);
 342         used = !!(flags & VRING_PACKED_DESC_F_USED);
 343         avail = !!(flags & VRING_PACKED_DESC_F_AVAIL);
 344
 345         return avail == used && used == vq->vq_packed.used_wrap_counter;
 346 }
 347
 348 static inline void
 349 vring_desc_init_packed(struct virtqueue *vq, int n)
 350 {
 351         int i;
 352         for (i = 0; i < n - 1; i++) {
 353                 vq->vq_packed.ring.desc[i].id = i;
 354                 vq->vq_descx[i].next = i + 1;
 355         }
 356         vq->vq_packed.ring.desc[i].id = i;
 357         vq->vq_descx[i].next = VQ_RING_DESC_CHAIN_END;
 358 }
 359
 360 /* Chain all the descriptors in the ring with an END */
 361 static inline void
 362 vring_desc_init_split(struct vring_desc *dp, uint16_t n)
 363 {
 364         uint16_t i;
 365
 366         for (i = 0; i < n - 1; i++)
 367                 dp[i].next = (uint16_t)(i + 1);
 368         dp[i].next = VQ_RING_DESC_CHAIN_END;
 369 }
 370
 371 /**
 372  * Tell the backend not to interrupt us. Implementation for packed virtqueues.
 373  */
 374 static inline void
 375 virtqueue_disable_intr_packed(struct virtqueue *vq)
 376 {
 377         if (vq->vq_packed.event_flags_shadow != RING_EVENT_FLAGS_DISABLE) {
 378                 vq->vq_packed.event_flags_shadow = RING_EVENT_FLAGS_DISABLE;
 379                 vq->vq_packed.ring.driver->desc_event_flags =
 380                         vq->vq_packed.event_flags_shadow;
 381         }
 382 }
 383
 384 /**
 385  * Tell the backend not to interrupt us. Implementation for split virtqueues.
 386  */
 387 static inline void
 388 virtqueue_disable_intr_split(struct virtqueue *vq)
 389 {
 390         vq->vq_split.ring.avail->flags |= VRING_AVAIL_F_NO_INTERRUPT;
 391 }
 392
 393 /**
 394  * Tell the backend not to interrupt us.
 395  */
 396 static inline void
 397 virtqueue_disable_intr(struct virtqueue *vq)
 398 {
 399         if (vtpci_packed_queue(vq->hw))
 400                 virtqueue_disable_intr_packed(vq);
 401         else
 402                 virtqueue_disable_intr_split(vq);
 403 }
 404
 405 /**
 406  * Tell the backend to interrupt. Implementation for packed virtqueues.
 407  */
 408 static inline void
 409 virtqueue_enable_intr_packed(struct virtqueue *vq)
 410 {
 411         if (vq->vq_packed.event_flags_shadow == RING_EVENT_FLAGS_DISABLE) {
 412                 vq->vq_packed.event_flags_shadow = RING_EVENT_FLAGS_ENABLE;
 413                 vq->vq_packed.ring.driver->desc_event_flags =
 414                         vq->vq_packed.event_flags_shadow;
 415         }
 416 }
 417
 418 /**
 419  * Tell the backend to interrupt. Implementation for split virtqueues.
 420  */
 421 static inline void
 422 virtqueue_enable_intr_split(struct virtqueue *vq)
 423 {
 424         vq->vq_split.ring.avail->flags &= (~VRING_AVAIL_F_NO_INTERRUPT);
 425 }
 426
 427 /**
 428  * Tell the backend to interrupt us.
 429  */
 430 static inline void
 431 virtqueue_enable_intr(struct virtqueue *vq)
 432 {
 433         if (vtpci_packed_queue(vq->hw))
 434                 virtqueue_enable_intr_packed(vq);
 435         else
 436                 virtqueue_enable_intr_split(vq);
 437 }
 438
 439 /**
 440  *  Dump virtqueue internal structures, for debug purpose only.
 441  */
 442 void virtqueue_dump(struct virtqueue *vq);
 443 /**
 444  *  Get all mbufs to be freed.
 445  */
 446 struct rte_mbuf *virtqueue_detach_unused(struct virtqueue *vq);
 447
 448 /* Flush the elements in the used ring. */
 449 void virtqueue_rxvq_flush(struct virtqueue *vq);
 450
 451 int virtqueue_rxvq_reset_packed(struct virtqueue *vq);
 452
 453 int virtqueue_txvq_reset_packed(struct virtqueue *vq);
 454
 455 static inline int
 456 virtqueue_full(const struct virtqueue *vq)
 457 {
 458         return vq->vq_free_cnt == 0;
 459 }
 460
 461 static inline int
 462 virtio_get_queue_type(struct virtio_hw *hw, uint16_t vtpci_queue_idx)
 463 {
 464         if (vtpci_queue_idx == hw->max_queue_pairs * 2)
 465                 return VTNET_CQ;
 466         else if (vtpci_queue_idx % 2 == 0)
 467                 return VTNET_RQ;
 468         else
 469                 return VTNET_TQ;
 470 }
 471
 472 /* virtqueue_nused has load-acquire or rte_io_rmb insed */
 473 static inline uint16_t
 474 virtqueue_nused(const struct virtqueue *vq)
 475 {
 476         uint16_t idx;
 477
 478         if (vq->hw->weak_barriers) {
 479         /**
 480          * x86 prefers to using rte_smp_rmb over __atomic_load_n as it
 481          * reports a slightly better perf, which comes from the saved
 482          * branch by the compiler.
 483          * The if and else branches are identical with the smp and io
 484          * barriers both defined as compiler barriers on x86.
 485          */
 486 #ifdef RTE_ARCH_X86_64
 487                 idx = vq->vq_split.ring.used->idx;
 488                 rte_smp_rmb();
 489 #else
 490                 idx = __atomic_load_n(&(vq)->vq_split.ring.used->idx,
 491                                 __ATOMIC_ACQUIRE);
 492 #endif
 493         } else {
 494                 idx = vq->vq_split.ring.used->idx;
 495                 rte_io_rmb();
 496         }
 497         return idx - vq->vq_used_cons_idx;
 498 }
 499
 500 void vq_ring_free_chain(struct virtqueue *vq, uint16_t desc_idx);
 501 void vq_ring_free_chain_packed(struct virtqueue *vq, uint16_t used_idx);
 502 void vq_ring_free_inorder(struct virtqueue *vq, uint16_t desc_idx,
 503                           uint16_t num);
 504
 505 static inline void
 506 vq_update_avail_idx(struct virtqueue *vq)
 507 {
 508         if (vq->hw->weak_barriers) {
 509         /* x86 prefers to using rte_smp_wmb over __atomic_store_n as
 510          * it reports a slightly better perf, which comes from the
 511          * saved branch by the compiler.
 512          * The if and else branches are identical with the smp and
 513          * io barriers both defined as compiler barriers on x86.
 514          */
 515 #ifdef RTE_ARCH_X86_64
 516                 rte_smp_wmb();
 517                 vq->vq_split.ring.avail->idx = vq->vq_avail_idx;
 518 #else
 519                 __atomic_store_n(&vq->vq_split.ring.avail->idx,
 520                                  vq->vq_avail_idx, __ATOMIC_RELEASE);
 521 #endif
 522         } else {
 523                 rte_io_wmb();
 524                 vq->vq_split.ring.avail->idx = vq->vq_avail_idx;
 525         }
 526 }
 527
 528 static inline void
 529 vq_update_avail_ring(struct virtqueue *vq, uint16_t desc_idx)
 530 {
 531         uint16_t avail_idx;
 532         /*
 533          * Place the head of the descriptor chain into the next slot and make
 534          * it usable to the host. The chain is made available now rather than
 535          * deferring to virtqueue_notify() in the hopes that if the host is
 536          * currently running on another CPU, we can keep it processing the new
 537          * descriptor.
 538          */
 539         avail_idx = (uint16_t)(vq->vq_avail_idx & (vq->vq_nentries - 1));
 540         if (unlikely(vq->vq_split.ring.avail->ring[avail_idx] != desc_idx))
 541                 vq->vq_split.ring.avail->ring[avail_idx] = desc_idx;
 542         vq->vq_avail_idx++;
 543 }
 544
 545 static inline int
 546 virtqueue_kick_prepare(struct virtqueue *vq)
 547 {
 548         /*
 549          * Ensure updated avail->idx is visible to vhost before reading
 550          * the used->flags.
 551          */
 552         virtio_mb(vq->hw->weak_barriers);
 553         return !(vq->vq_split.ring.used->flags & VRING_USED_F_NO_NOTIFY);
 554 }
 555
 556 static inline int
 557 virtqueue_kick_prepare_packed(struct virtqueue *vq)
 558 {
 559         uint16_t flags;
 560
 561         /*
 562          * Ensure updated data is visible to vhost before reading the flags.
 563          */
 564         virtio_mb(vq->hw->weak_barriers);
 565         flags = vq->vq_packed.ring.device->desc_event_flags;
 566
 567         return flags != RING_EVENT_FLAGS_DISABLE;
 568 }
 569
 570 /*
 571  * virtqueue_kick_prepare*() or the virtio_wmb() should be called
 572  * before this function to be sure that all the data is visible to vhost.
 573  */
 574 static inline void
 575 virtqueue_notify(struct virtqueue *vq)
 576 {
 577         VTPCI_OPS(vq->hw)->notify_queue(vq->hw, vq);
 578 }
 579
 580 #ifdef RTE_LIBRTE_VIRTIO_DEBUG_DUMP
 581 #define VIRTQUEUE_DUMP(vq) do { \
 582         uint16_t used_idx, nused; \
 583         used_idx = __atomic_load_n(&(vq)->vq_split.ring.used->idx, \
 584                                    __ATOMIC_RELAXED); \
 585         nused = (uint16_t)(used_idx - (vq)->vq_used_cons_idx); \
 586         if (vtpci_packed_queue((vq)->hw)) { \
 587                 PMD_INIT_LOG(DEBUG, \
 588                 "VQ: - size=%d; free=%d; used_cons_idx=%d; avail_idx=%d;" \
 589                 " cached_flags=0x%x; used_wrap_counter=%d", \
 590                 (vq)->vq_nentries, (vq)->vq_free_cnt, (vq)->vq_used_cons_idx, \
 591                 (vq)->vq_avail_idx, (vq)->vq_packed.cached_flags, \
 592                 (vq)->vq_packed.used_wrap_counter); \
 593                 break; \
 594         } \
 595         PMD_INIT_LOG(DEBUG, \
 596           "VQ: - size=%d; free=%d; used=%d; desc_head_idx=%d;" \
 597           " avail.idx=%d; used_cons_idx=%d; used.idx=%d;" \
 598           " avail.flags=0x%x; used.flags=0x%x", \
 599           (vq)->vq_nentries, (vq)->vq_free_cnt, nused, (vq)->vq_desc_head_idx, \
 600           (vq)->vq_split.ring.avail->idx, (vq)->vq_used_cons_idx, \
 601           __atomic_load_n(&(vq)->vq_split.ring.used->idx, __ATOMIC_RELAXED), \
 602           (vq)->vq_split.ring.avail->flags, (vq)->vq_split.ring.used->flags); \
 603 } while (0)
 604 #else
 605 #define VIRTQUEUE_DUMP(vq) do { } while (0)
 606 #endif
 607
 608 /* avoid write operation when necessary, to lessen cache issues */
 609 #define ASSIGN_UNLESS_EQUAL(var, val) do {      \
 610         typeof(var) *const var_ = &(var);       \
 611         typeof(val)  const val_ = (val);        \
 612         if (*var_ != val_)                      \
 613                 *var_ = val_;                   \
 614 } while (0)
 615
 616 #define virtqueue_clear_net_hdr(hdr) do {               \
 617         typeof(hdr) hdr_ = (hdr);                       \
 618         ASSIGN_UNLESS_EQUAL((hdr_)->csum_start, 0);     \
 619         ASSIGN_UNLESS_EQUAL((hdr_)->csum_offset, 0);    \
 620         ASSIGN_UNLESS_EQUAL((hdr_)->flags, 0);          \
 621         ASSIGN_UNLESS_EQUAL((hdr_)->gso_type, 0);       \
 622         ASSIGN_UNLESS_EQUAL((hdr_)->gso_size, 0);       \
 623         ASSIGN_UNLESS_EQUAL((hdr_)->hdr_len, 0);        \
 624 } while (0)
 625
 626 static inline void
 627 virtqueue_xmit_offload(struct virtio_net_hdr *hdr,
 628                         struct rte_mbuf *cookie,
 629                         bool offload)
 630 {
 631         if (offload) {
 632                 if (cookie->ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
 633                         cookie->ol_flags |= PKT_TX_TCP_CKSUM;
 634
 635                 switch (cookie->ol_flags & PKT_TX_L4_MASK) {
 636                 case PKT_TX_UDP_CKSUM:
 637                         hdr->csum_start = cookie->l2_len + cookie->l3_len;
 638                         hdr->csum_offset = offsetof(struct rte_udp_hdr,
 639                                 dgram_cksum);
 640                         hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 641                         break;
 642
 643                 case PKT_TX_TCP_CKSUM:
 644                         hdr->csum_start = cookie->l2_len + cookie->l3_len;
 645                         hdr->csum_offset = offsetof(struct rte_tcp_hdr, cksum);
 646                         hdr->flags = VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 647                         break;
 648
 649                 default:
 650                         ASSIGN_UNLESS_EQUAL(hdr->csum_start, 0);
 651                         ASSIGN_UNLESS_EQUAL(hdr->csum_offset, 0);
 652                         ASSIGN_UNLESS_EQUAL(hdr->flags, 0);
 653                         break;
 654                 }
 655
 656                 /* TCP Segmentation Offload */
 657                 if (cookie->ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG) {
 658                         hdr->gso_type = (cookie->ol_flags & PKT_TX_IPV6) ?
 659                                 VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6 :
 660                                 VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4;
 661                         hdr->gso_size = cookie->tso_segsz;
 662                         hdr->hdr_len =
 663                                 cookie->l2_len +
 664                                 cookie->l3_len +
 665                                 cookie->l4_len;
 666                 } else {
 667                         ASSIGN_UNLESS_EQUAL(hdr->gso_type, 0);
 668                         ASSIGN_UNLESS_EQUAL(hdr->gso_size, 0);
 669                         ASSIGN_UNLESS_EQUAL(hdr->hdr_len, 0);
 670                 }
 671         }
 672 }
 673
 674 static inline void
 675 virtqueue_enqueue_xmit_packed(struct virtnet_tx *txvq, struct rte_mbuf *cookie,
 676                               uint16_t needed, int can_push, int in_order)
 677 {
 678         struct virtio_tx_region *txr = txvq->virtio_net_hdr_mz->addr;
 679         struct vq_desc_extra *dxp;
 680         struct virtqueue *vq = txvq->vq;
 681         struct vring_packed_desc *start_dp, *head_dp;
 682         uint16_t idx, id, head_idx, head_flags;
 683         int16_t head_size = vq->hw->vtnet_hdr_size;
 684         struct virtio_net_hdr *hdr;
 685         uint16_t prev;
 686         bool prepend_header = false;
 687
 688         id = in_order ? vq->vq_avail_idx : vq->vq_desc_head_idx;
 689
 690         dxp = &vq->vq_descx[id];
 691         dxp->ndescs = needed;
 692         dxp->cookie = cookie;
 693
 694         head_idx = vq->vq_avail_idx;
 695         idx = head_idx;
 696         prev = head_idx;
 697         start_dp = vq->vq_packed.ring.desc;
 698
 699         head_dp = &vq->vq_packed.ring.desc[idx];
 700         head_flags = cookie->next ? VRING_DESC_F_NEXT : 0;
 701         head_flags |= vq->vq_packed.cached_flags;
 702
 703         if (can_push) {
 704                 /* prepend cannot fail, checked by caller */
 705                 hdr = rte_pktmbuf_mtod_offset(cookie, struct virtio_net_hdr *,
 706                                               -head_size);
 707                 prepend_header = true;
 708
 709                 /* if offload disabled, it is not zeroed below, do it now */
 710                 if (!vq->hw->has_tx_offload)
 711                         virtqueue_clear_net_hdr(hdr);
 712         } else {
 713                 /* setup first tx ring slot to point to header
 714                  * stored in reserved region.
 715                  */
 716                 start_dp[idx].addr  = txvq->virtio_net_hdr_mem +
 717                         RTE_PTR_DIFF(&txr[idx].tx_hdr, txr);
 718                 start_dp[idx].len   = vq->hw->vtnet_hdr_size;
 719                 hdr = (struct virtio_net_hdr *)&txr[idx].tx_hdr;
 720                 idx++;
 721                 if (idx >= vq->vq_nentries) {
 722                         idx -= vq->vq_nentries;
 723                         vq->vq_packed.cached_flags ^=
 724                                 VRING_PACKED_DESC_F_AVAIL_USED;
 725                 }
 726         }
 727
 728         virtqueue_xmit_offload(hdr, cookie, vq->hw->has_tx_offload);
 729
 730         do {
 731                 uint16_t flags;
 732
 733                 start_dp[idx].addr = VIRTIO_MBUF_DATA_DMA_ADDR(cookie, vq);
 734                 start_dp[idx].len  = cookie->data_len;
 735                 if (prepend_header) {
 736                         start_dp[idx].addr -= head_size;
 737                         start_dp[idx].len += head_size;
 738                         prepend_header = false;
 739                 }
 740
 741                 if (likely(idx != head_idx)) {
 742                         flags = cookie->next ? VRING_DESC_F_NEXT : 0;
 743                         flags |= vq->vq_packed.cached_flags;
 744                         start_dp[idx].flags = flags;
 745                 }
 746                 prev = idx;
 747                 idx++;
 748                 if (idx >= vq->vq_nentries) {
 749                         idx -= vq->vq_nentries;
 750                         vq->vq_packed.cached_flags ^=
 751                                 VRING_PACKED_DESC_F_AVAIL_USED;
 752                 }
 753         } while ((cookie = cookie->next) != NULL);
 754
 755         start_dp[prev].id = id;
 756
 757         vq->vq_free_cnt = (uint16_t)(vq->vq_free_cnt - needed);
 758         vq->vq_avail_idx = idx;
 759
 760         if (!in_order) {
 761                 vq->vq_desc_head_idx = dxp->next;
 762                 if (vq->vq_desc_head_idx == VQ_RING_DESC_CHAIN_END)
 763                         vq->vq_desc_tail_idx = VQ_RING_DESC_CHAIN_END;
 764         }
 765
 766         virtqueue_store_flags_packed(head_dp, head_flags,
 767                                      vq->hw->weak_barriers);
 768 }
 769
 770 static void
 771 vq_ring_free_id_packed(struct virtqueue *vq, uint16_t id)
 772 {
 773         struct vq_desc_extra *dxp;
 774
 775         dxp = &vq->vq_descx[id];
 776         vq->vq_free_cnt += dxp->ndescs;
 777
 778         if (vq->vq_desc_tail_idx == VQ_RING_DESC_CHAIN_END)
 779                 vq->vq_desc_head_idx = id;
 780         else
 781                 vq->vq_descx[vq->vq_desc_tail_idx].next = id;
 782
 783         vq->vq_desc_tail_idx = id;
 784         dxp->next = VQ_RING_DESC_CHAIN_END;
 785 }
 786
 787 static void
 788 virtio_xmit_cleanup_inorder_packed(struct virtqueue *vq, int num)
 789 {
 790         uint16_t used_idx, id, curr_id, free_cnt = 0;
 791         uint16_t size = vq->vq_nentries;
 792         struct vring_packed_desc *desc = vq->vq_packed.ring.desc;
 793         struct vq_desc_extra *dxp;
 794
 795         used_idx = vq->vq_used_cons_idx;
 796         /* desc_is_used has a load-acquire or rte_io_rmb inside
 797          * and wait for used desc in virtqueue.
 798          */
 799         while (num > 0 && desc_is_used(&desc[used_idx], vq)) {
 800                 id = desc[used_idx].id;
 801                 do {
 802                         curr_id = used_idx;
 803                         dxp = &vq->vq_descx[used_idx];
 804                         used_idx += dxp->ndescs;
 805                         free_cnt += dxp->ndescs;
 806                         num -= dxp->ndescs;
 807                         if (used_idx >= size) {
 808                                 used_idx -= size;
 809                                 vq->vq_packed.used_wrap_counter ^= 1;
 810                         }
 811                         if (dxp->cookie != NULL) {
 812                                 rte_pktmbuf_free(dxp->cookie);
 813                                 dxp->cookie = NULL;
 814                         }
 815                 } while (curr_id != id);
 816         }
 817         vq->vq_used_cons_idx = used_idx;
 818         vq->vq_free_cnt += free_cnt;
 819 }
 820
 821 static void
 822 virtio_xmit_cleanup_normal_packed(struct virtqueue *vq, int num)
 823 {
 824         uint16_t used_idx, id;
 825         uint16_t size = vq->vq_nentries;
 826         struct vring_packed_desc *desc = vq->vq_packed.ring.desc;
 827         struct vq_desc_extra *dxp;
 828
 829         used_idx = vq->vq_used_cons_idx;
 830         /* desc_is_used has a load-acquire or rte_io_rmb inside
 831          * and wait for used desc in virtqueue.
 832          */
 833         while (num-- && desc_is_used(&desc[used_idx], vq)) {
 834                 id = desc[used_idx].id;
 835                 dxp = &vq->vq_descx[id];
 836                 vq->vq_used_cons_idx += dxp->ndescs;
 837                 if (vq->vq_used_cons_idx >= size) {
 838                         vq->vq_used_cons_idx -= size;
 839                         vq->vq_packed.used_wrap_counter ^= 1;
 840                 }
 841                 vq_ring_free_id_packed(vq, id);
 842                 if (dxp->cookie != NULL) {
 843                         rte_pktmbuf_free(dxp->cookie);
 844                         dxp->cookie = NULL;
 845                 }
 846                 used_idx = vq->vq_used_cons_idx;
 847         }
 848 }
 849
 850 /* Cleanup from completed transmits. */
 851 static inline void
 852 virtio_xmit_cleanup_packed(struct virtqueue *vq, int num, int in_order)
 853 {
 854         if (in_order)
 855                 virtio_xmit_cleanup_inorder_packed(vq, num);
 856         else
 857                 virtio_xmit_cleanup_normal_packed(vq, num);
 858 }
 859
 860 static inline void
 861 virtio_xmit_cleanup(struct virtqueue *vq, uint16_t num)
 862 {
 863         uint16_t i, used_idx, desc_idx;
 864         for (i = 0; i < num; i++) {
 865                 struct vring_used_elem *uep;
 866                 struct vq_desc_extra *dxp;
 867
 868                 used_idx = (uint16_t)(vq->vq_used_cons_idx &
 869                                 (vq->vq_nentries - 1));
 870                 uep = &vq->vq_split.ring.used->ring[used_idx];
 871
 872                 desc_idx = (uint16_t)uep->id;
 873                 dxp = &vq->vq_descx[desc_idx];
 874                 vq->vq_used_cons_idx++;
 875                 vq_ring_free_chain(vq, desc_idx);
 876
 877                 if (dxp->cookie != NULL) {
 878                         rte_pktmbuf_free(dxp->cookie);
 879                         dxp->cookie = NULL;
 880                 }
 881         }
 882 }
 883
 884 /* Cleanup from completed inorder transmits. */
 885 static __rte_always_inline void
 886 virtio_xmit_cleanup_inorder(struct virtqueue *vq, uint16_t num)
 887 {
 888         uint16_t i, idx = vq->vq_used_cons_idx;
 889         int16_t free_cnt = 0;
 890         struct vq_desc_extra *dxp = NULL;
 891
 892         if (unlikely(num == 0))
 893                 return;
 894
 895         for (i = 0; i < num; i++) {
 896                 dxp = &vq->vq_descx[idx++ & (vq->vq_nentries - 1)];
 897                 free_cnt += dxp->ndescs;
 898                 if (dxp->cookie != NULL) {
 899                         rte_pktmbuf_free(dxp->cookie);
 900                         dxp->cookie = NULL;
 901                 }
 902         }
 903
 904         vq->vq_free_cnt += free_cnt;
 905         vq->vq_used_cons_idx = idx;
 906 }
 907 #endif /* _VIRTQUEUE_H_ */