lib/librte_vhost/rte_vhost.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2010-2017 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #ifndef _RTE_VHOST_H_
   6 #define _RTE_VHOST_H_
   7
   8 /**
   9  * @file
  10  * Interface to vhost-user
  11  */
  12
  13 #include <stdint.h>
  14 #include <sys/eventfd.h>
  15
  16 #include <rte_memory.h>
  17 #include <rte_mempool.h>
  18
  19 #ifdef __cplusplus
  20 extern "C" {
  21 #endif
  22
  23 /* These are not C++-aware. */
  24 #include <linux/vhost.h>
  25 #include <linux/virtio_ring.h>
  26 #include <linux/virtio_net.h>
  27
  28 #define RTE_VHOST_USER_CLIENT           (1ULL << 0)
  29 #define RTE_VHOST_USER_NO_RECONNECT     (1ULL << 1)
  30 #define RTE_VHOST_USER_DEQUEUE_ZERO_COPY        (1ULL << 2)
  31 #define RTE_VHOST_USER_IOMMU_SUPPORT    (1ULL << 3)
  32 #define RTE_VHOST_USER_POSTCOPY_SUPPORT         (1ULL << 4)
  33
  34 /** Protocol features. */
  35 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_MQ
  36 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_MQ        0
  37 #endif
  38
  39 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_LOG_SHMFD
  40 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_LOG_SHMFD 1
  41 #endif
  42
  43 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_RARP
  44 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_RARP      2
  45 #endif
  46
  47 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_REPLY_ACK
  48 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_REPLY_ACK 3
  49 #endif
  50
  51 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_NET_MTU
  52 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_NET_MTU   4
  53 #endif
  54
  55 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_SLAVE_REQ
  56 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_SLAVE_REQ 5
  57 #endif
  58
  59 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_CRYPTO_SESSION
  60 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_CRYPTO_SESSION 7
  61 #endif
  62
  63 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_PAGEFAULT
  64 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_PAGEFAULT 8
  65 #endif
  66
  67 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_SLAVE_SEND_FD
  68 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_SLAVE_SEND_FD 10
  69 #endif
  70
  71 #ifndef VHOST_USER_PROTOCOL_F_HOST_NOTIFIER
  72 #define VHOST_USER_PROTOCOL_F_HOST_NOTIFIER 11
  73 #endif
  74
  75 /** Indicate whether protocol features negotiation is supported. */
  76 #ifndef VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES
  77 #define VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES  30
  78 #endif
  79
  80 /**
  81  * Information relating to memory regions including offsets to
  82  * addresses in QEMUs memory file.
  83  */
  84 struct rte_vhost_mem_region {
  85         uint64_t guest_phys_addr;
  86         uint64_t guest_user_addr;
  87         uint64_t host_user_addr;
  88         uint64_t size;
  89         void     *mmap_addr;
  90         uint64_t mmap_size;
  91         int fd;
  92 };
  93
  94 /**
  95  * Memory structure includes region and mapping information.
  96  */
  97 struct rte_vhost_memory {
  98         uint32_t nregions;
  99         struct rte_vhost_mem_region regions[];
 100 };
 101
 102 struct rte_vhost_vring {
 103         struct vring_desc       *desc;
 104         struct vring_avail      *avail;
 105         struct vring_used       *used;
 106         uint64_t                log_guest_addr;
 107
 108         /** Deprecated, use rte_vhost_vring_call() instead. */
 109         int                     callfd;
 110
 111         int                     kickfd;
 112         uint16_t                size;
 113 };
 114
 115 /**
 116  * Possible results of the vhost user message handling callbacks
 117  */
 118 enum rte_vhost_msg_result {
 119         /* Message handling failed */
 120         RTE_VHOST_MSG_RESULT_ERR = -1,
 121         /* Message handling successful */
 122         RTE_VHOST_MSG_RESULT_OK =  0,
 123         /* Message handling successful and reply prepared */
 124         RTE_VHOST_MSG_RESULT_REPLY =  1,
 125         /* Message not handled */
 126         RTE_VHOST_MSG_RESULT_NOT_HANDLED,
 127 };
 128
 129 /**
 130  * Function prototype for the vhost backend to handle specific vhost user
 131  * messages.
 132  *
 133  * @param vid
 134  *  vhost device id
 135  * @param msg
 136  *  Message pointer.
 137  * @return
 138  *  RTE_VHOST_MSG_RESULT_OK on success,
 139  *  RTE_VHOST_MSG_RESULT_REPLY on success with reply,
 140  *  RTE_VHOST_MSG_RESULT_ERR on failure,
 141  *  RTE_VHOST_MSG_RESULT_NOT_HANDLED if message was not handled.
 142  */
 143 typedef enum rte_vhost_msg_result (*rte_vhost_msg_handle)(int vid, void *msg);
 144
 145 /**
 146  * Optional vhost user message handlers.
 147  */
 148 struct rte_vhost_user_extern_ops {
 149         /* Called prior to the master message handling. */
 150         rte_vhost_msg_handle pre_msg_handle;
 151         /* Called after the master message handling. */
 152         rte_vhost_msg_handle post_msg_handle;
 153 };
 154
 155 /**
 156  * Device and vring operations.
 157  */
 158 struct vhost_device_ops {
 159         int (*new_device)(int vid);             /**< Add device. */
 160         void (*destroy_device)(int vid);        /**< Remove device. */
 161
 162         int (*vring_state_changed)(int vid, uint16_t queue_id, int enable);     /**< triggered when a vring is enabled or disabled */
 163
 164         /**
 165          * Features could be changed after the feature negotiation.
 166          * For example, VHOST_F_LOG_ALL will be set/cleared at the
 167          * start/end of live migration, respectively. This callback
 168          * is used to inform the application on such change.
 169          */
 170         int (*features_changed)(int vid, uint64_t features);
 171
 172         int (*new_connection)(int vid);
 173         void (*destroy_connection)(int vid);
 174
 175         void *reserved[2]; /**< Reserved for future extension */
 176 };
 177
 178 /**
 179  * Convert guest physical address to host virtual address
 180  *
 181  * This function is deprecated because unsafe.
 182  * New rte_vhost_va_from_guest_pa() should be used instead to ensure
 183  * guest physical ranges are fully and contiguously mapped into
 184  * process virtual address space.
 185  *
 186  * @param mem
 187  *  the guest memory regions
 188  * @param gpa
 189  *  the guest physical address for querying
 190  * @return
 191  *  the host virtual address on success, 0 on failure
 192  */
 193 __rte_deprecated
 194 static __rte_always_inline uint64_t
 195 rte_vhost_gpa_to_vva(struct rte_vhost_memory *mem, uint64_t gpa)
 196 {
 197         struct rte_vhost_mem_region *reg;
 198         uint32_t i;
 199
 200         for (i = 0; i < mem->nregions; i++) {
 201                 reg = &mem->regions[i];
 202                 if (gpa >= reg->guest_phys_addr &&
 203                     gpa <  reg->guest_phys_addr + reg->size) {
 204                         return gpa - reg->guest_phys_addr +
 205                                reg->host_user_addr;
 206                 }
 207         }
 208
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 /**
 213  * Convert guest physical address to host virtual address safely
 214  *
 215  * This variant of rte_vhost_gpa_to_vva() takes care all the
 216  * requested length is mapped and contiguous in process address
 217  * space.
 218  *
 219  * @param mem
 220  *  the guest memory regions
 221  * @param gpa
 222  *  the guest physical address for querying
 223  * @param len
 224  *  the size of the requested area to map, updated with actual size mapped
 225  * @return
 226  *  the host virtual address on success, 0 on failure
 227  */
 228 static __rte_always_inline uint64_t
 229 rte_vhost_va_from_guest_pa(struct rte_vhost_memory *mem,
 230                                                    uint64_t gpa, uint64_t *len)
 231 {
 232         struct rte_vhost_mem_region *r;
 233         uint32_t i;
 234
 235         for (i = 0; i < mem->nregions; i++) {
 236                 r = &mem->regions[i];
 237                 if (gpa >= r->guest_phys_addr &&
 238                     gpa <  r->guest_phys_addr + r->size) {
 239
 240                         if (unlikely(*len > r->guest_phys_addr + r->size - gpa))
 241                                 *len = r->guest_phys_addr + r->size - gpa;
 242
 243                         return gpa - r->guest_phys_addr +
 244                                r->host_user_addr;
 245                 }
 246         }
 247         *len = 0;
 248
 249         return 0;
 250 }
 251
 252 #define RTE_VHOST_NEED_LOG(features)    ((features) & (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL))
 253
 254 /**
 255  * Log the memory write start with given address.
 256  *
 257  * This function only need be invoked when the live migration starts.
 258  * Therefore, we won't need call it at all in the most of time. For
 259  * making the performance impact be minimum, it's suggested to do a
 260  * check before calling it:
 261  *
 262  *        if (unlikely(RTE_VHOST_NEED_LOG(features)))
 263  *                rte_vhost_log_write(vid, addr, len);
 264  *
 265  * @param vid
 266  *  vhost device ID
 267  * @param addr
 268  *  the starting address for write
 269  * @param len
 270  *  the length to write
 271  */
 272 void rte_vhost_log_write(int vid, uint64_t addr, uint64_t len);
 273
 274 /**
 275  * Log the used ring update start at given offset.
 276  *
 277  * Same as rte_vhost_log_write, it's suggested to do a check before
 278  * calling it:
 279  *
 280  *        if (unlikely(RTE_VHOST_NEED_LOG(features)))
 281  *                rte_vhost_log_used_vring(vid, vring_idx, offset, len);
 282  *
 283  * @param vid
 284  *  vhost device ID
 285  * @param vring_idx
 286  *  the vring index
 287  * @param offset
 288  *  the offset inside the used ring
 289  * @param len
 290  *  the length to write
 291  */
 292 void rte_vhost_log_used_vring(int vid, uint16_t vring_idx,
 293                               uint64_t offset, uint64_t len);
 294
 295 int rte_vhost_enable_guest_notification(int vid, uint16_t queue_id, int enable);
 296
 297 /**
 298  * Register vhost driver. path could be different for multiple
 299  * instance support.
 300  */
 301 int rte_vhost_driver_register(const char *path, uint64_t flags);
 302
 303 /* Unregister vhost driver. This is only meaningful to vhost user. */
 304 int rte_vhost_driver_unregister(const char *path);
 305
 306 /**
 307  * Set the vdpa device id, enforce single connection per socket
 308  *
 309  * @param path
 310  *  The vhost-user socket file path
 311  * @param did
 312  *  Device id
 313  * @return
 314  *  0 on success, -1 on failure
 315  */
 316 __rte_experimental
 317 int
 318 rte_vhost_driver_attach_vdpa_device(const char *path, int did);
 319
 320 /**
 321  * Unset the vdpa device id
 322  *
 323  * @param path
 324  *  The vhost-user socket file path
 325  * @return
 326  *  0 on success, -1 on failure
 327  */
 328 __rte_experimental
 329 int
 330 rte_vhost_driver_detach_vdpa_device(const char *path);
 331
 332 /**
 333  * Get the device id
 334  *
 335  * @param path
 336  *  The vhost-user socket file path
 337  * @return
 338  *  Device id, -1 on failure
 339  */
 340 __rte_experimental
 341 int
 342 rte_vhost_driver_get_vdpa_device_id(const char *path);
 343
 344 /**
 345  * Set the feature bits the vhost-user driver supports.
 346  *
 347  * @param path
 348  *  The vhost-user socket file path
 349  * @param features
 350  *  Supported features
 351  * @return
 352  *  0 on success, -1 on failure
 353  */
 354 int rte_vhost_driver_set_features(const char *path, uint64_t features);
 355
 356 /**
 357  * Enable vhost-user driver features.
 358  *
 359  * Note that
 360  * - the param features should be a subset of the feature bits provided
 361  *   by rte_vhost_driver_set_features().
 362  * - it must be invoked before vhost-user negotiation starts.
 363  *
 364  * @param path
 365  *  The vhost-user socket file path
 366  * @param features
 367  *  Features to enable
 368  * @return
 369  *  0 on success, -1 on failure
 370  */
 371 int rte_vhost_driver_enable_features(const char *path, uint64_t features);
 372
 373 /**
 374  * Disable vhost-user driver features.
 375  *
 376  * The two notes at rte_vhost_driver_enable_features() also apply here.
 377  *
 378  * @param path
 379  *  The vhost-user socket file path
 380  * @param features
 381  *  Features to disable
 382  * @return
 383  *  0 on success, -1 on failure
 384  */
 385 int rte_vhost_driver_disable_features(const char *path, uint64_t features);
 386
 387 /**
 388  * Get the feature bits before feature negotiation.
 389  *
 390  * @param path
 391  *  The vhost-user socket file path
 392  * @param features
 393  *  A pointer to store the queried feature bits
 394  * @return
 395  *  0 on success, -1 on failure
 396  */
 397 int rte_vhost_driver_get_features(const char *path, uint64_t *features);
 398
 399 /**
 400  * Set the protocol feature bits before feature negotiation.
 401  *
 402  * @param path
 403  *  The vhost-user socket file path
 404  * @param protocol_features
 405  *  Supported protocol features
 406  * @return
 407  *  0 on success, -1 on failure
 408  */
 409 __rte_experimental
 410 int
 411 rte_vhost_driver_set_protocol_features(const char *path,
 412                 uint64_t protocol_features);
 413
 414 /**
 415  * Get the protocol feature bits before feature negotiation.
 416  *
 417  * @param path
 418  *  The vhost-user socket file path
 419  * @param protocol_features
 420  *  A pointer to store the queried protocol feature bits
 421  * @return
 422  *  0 on success, -1 on failure
 423  */
 424 __rte_experimental
 425 int
 426 rte_vhost_driver_get_protocol_features(const char *path,
 427                 uint64_t *protocol_features);
 428
 429 /**
 430  * Get the queue number bits before feature negotiation.
 431  *
 432  * @param path
 433  *  The vhost-user socket file path
 434  * @param queue_num
 435  *  A pointer to store the queried queue number bits
 436  * @return
 437  *  0 on success, -1 on failure
 438  */
 439 __rte_experimental
 440 int
 441 rte_vhost_driver_get_queue_num(const char *path, uint32_t *queue_num);
 442
 443 /**
 444  * Get the feature bits after negotiation
 445  *
 446  * @param vid
 447  *  Vhost device ID
 448  * @param features
 449  *  A pointer to store the queried feature bits
 450  * @return
 451  *  0 on success, -1 on failure
 452  */
 453 int rte_vhost_get_negotiated_features(int vid, uint64_t *features);
 454
 455 /* Register callbacks. */
 456 int rte_vhost_driver_callback_register(const char *path,
 457         struct vhost_device_ops const * const ops);
 458
 459 /**
 460  *
 461  * Start the vhost-user driver.
 462  *
 463  * This function triggers the vhost-user negotiation.
 464  *
 465  * @param path
 466  *  The vhost-user socket file path
 467  * @return
 468  *  0 on success, -1 on failure
 469  */
 470 int rte_vhost_driver_start(const char *path);
 471
 472 /**
 473  * Get the MTU value of the device if set in QEMU.
 474  *
 475  * @param vid
 476  *  virtio-net device ID
 477  * @param mtu
 478  *  The variable to store the MTU value
 479  *
 480  * @return
 481  *  0: success
 482  *  -EAGAIN: device not yet started
 483  *  -ENOTSUP: device does not support MTU feature
 484  */
 485 int rte_vhost_get_mtu(int vid, uint16_t *mtu);
 486
 487 /**
 488  * Get the numa node from which the virtio net device's memory
 489  * is allocated.
 490  *
 491  * @param vid
 492  *  vhost device ID
 493  *
 494  * @return
 495  *  The numa node, -1 on failure
 496  */
 497 int rte_vhost_get_numa_node(int vid);
 498
 499 /**
 500  * @deprecated
 501  * Get the number of queues the device supports.
 502  *
 503  * Note this function is deprecated, as it returns a queue pair number,
 504  * which is vhost specific. Instead, rte_vhost_get_vring_num should
 505  * be used.
 506  *
 507  * @param vid
 508  *  vhost device ID
 509  *
 510  * @return
 511  *  The number of queues, 0 on failure
 512  */
 513 __rte_deprecated
 514 uint32_t rte_vhost_get_queue_num(int vid);
 515
 516 /**
 517  * Get the number of vrings the device supports.
 518  *
 519  * @param vid
 520  *  vhost device ID
 521  *
 522  * @return
 523  *  The number of vrings, 0 on failure
 524  */
 525 uint16_t rte_vhost_get_vring_num(int vid);
 526
 527 /**
 528  * Get the virtio net device's ifname, which is the vhost-user socket
 529  * file path.
 530  *
 531  * @param vid
 532  *  vhost device ID
 533  * @param buf
 534  *  The buffer to stored the queried ifname
 535  * @param len
 536  *  The length of buf
 537  *
 538  * @return
 539  *  0 on success, -1 on failure
 540  */
 541 int rte_vhost_get_ifname(int vid, char *buf, size_t len);
 542
 543 /**
 544  * Get how many avail entries are left in the queue
 545  *
 546  * @param vid
 547  *  vhost device ID
 548  * @param queue_id
 549  *  virtio queue index
 550  *
 551  * @return
 552  *  num of avail entries left
 553  */
 554 uint16_t rte_vhost_avail_entries(int vid, uint16_t queue_id);
 555
 556 struct rte_mbuf;
 557 struct rte_mempool;
 558 /**
 559  * This function adds buffers to the virtio devices RX virtqueue. Buffers can
 560  * be received from the physical port or from another virtual device. A packet
 561  * count is returned to indicate the number of packets that were successfully
 562  * added to the RX queue.
 563  * @param vid
 564  *  vhost device ID
 565  * @param queue_id
 566  *  virtio queue index in mq case
 567  * @param pkts
 568  *  array to contain packets to be enqueued
 569  * @param count
 570  *  packets num to be enqueued
 571  * @return
 572  *  num of packets enqueued
 573  */
 574 uint16_t rte_vhost_enqueue_burst(int vid, uint16_t queue_id,
 575         struct rte_mbuf **pkts, uint16_t count);
 576
 577 /**
 578  * This function gets guest buffers from the virtio device TX virtqueue,
 579  * construct host mbufs, copies guest buffer content to host mbufs and
 580  * store them in pkts to be processed.
 581  * @param vid
 582  *  vhost device ID
 583  * @param queue_id
 584  *  virtio queue index in mq case
 585  * @param mbuf_pool
 586  *  mbuf_pool where host mbuf is allocated.
 587  * @param pkts
 588  *  array to contain packets to be dequeued
 589  * @param count
 590  *  packets num to be dequeued
 591  * @return
 592  *  num of packets dequeued
 593  */
 594 uint16_t rte_vhost_dequeue_burst(int vid, uint16_t queue_id,
 595         struct rte_mempool *mbuf_pool, struct rte_mbuf **pkts, uint16_t count);
 596
 597 /**
 598  * Get guest mem table: a list of memory regions.
 599  *
 600  * An rte_vhost_vhost_memory object will be allocated internally, to hold the
 601  * guest memory regions. Application should free it at destroy_device()
 602  * callback.
 603  *
 604  * @param vid
 605  *  vhost device ID
 606  * @param mem
 607  *  To store the returned mem regions
 608  * @return
 609  *  0 on success, -1 on failure
 610  */
 611 int rte_vhost_get_mem_table(int vid, struct rte_vhost_memory **mem);
 612
 613 /**
 614  * Get guest vring info, including the vring address, vring size, etc.
 615  *
 616  * @param vid
 617  *  vhost device ID
 618  * @param vring_idx
 619  *  vring index
 620  * @param vring
 621  *  the structure to hold the requested vring info
 622  * @return
 623  *  0 on success, -1 on failure
 624  */
 625 int rte_vhost_get_vhost_vring(int vid, uint16_t vring_idx,
 626                               struct rte_vhost_vring *vring);
 627
 628 /**
 629  * Notify the guest that used descriptors have been added to the vring.  This
 630  * function acts as a memory barrier.
 631  *
 632  * @param vid
 633  *  vhost device ID
 634  * @param vring_idx
 635  *  vring index
 636  * @return
 637  *  0 on success, -1 on failure
 638  */
 639 int rte_vhost_vring_call(int vid, uint16_t vring_idx);
 640
 641 /**
 642  * Get vhost RX queue avail count.
 643  *
 644  * @param vid
 645  *  vhost device ID
 646  * @param qid
 647  *  virtio queue index in mq case
 648  * @return
 649  *  num of desc available
 650  */
 651 uint32_t rte_vhost_rx_queue_count(int vid, uint16_t qid);
 652
 653 /**
 654  * Get log base and log size of the vhost device
 655  *
 656  * @param vid
 657  *  vhost device ID
 658  * @param log_base
 659  *  vhost log base
 660  * @param log_size
 661  *  vhost log size
 662  * @return
 663  *  0 on success, -1 on failure
 664  */
 665 __rte_experimental
 666 int
 667 rte_vhost_get_log_base(int vid, uint64_t *log_base, uint64_t *log_size);
 668
 669 /**
 670  * Get last_avail/used_idx of the vhost virtqueue
 671  *
 672  * @param vid
 673  *  vhost device ID
 674  * @param queue_id
 675  *  vhost queue index
 676  * @param last_avail_idx
 677  *  vhost last_avail_idx to get
 678  * @param last_used_idx
 679  *  vhost last_used_idx to get
 680  * @return
 681  *  0 on success, -1 on failure
 682  */
 683 __rte_experimental
 684 int
 685 rte_vhost_get_vring_base(int vid, uint16_t queue_id,
 686                 uint16_t *last_avail_idx, uint16_t *last_used_idx);
 687
 688 /**
 689  * Set last_avail/used_idx of the vhost virtqueue
 690  *
 691  * @param vid
 692  *  vhost device ID
 693  * @param queue_id
 694  *  vhost queue index
 695  * @param last_avail_idx
 696  *  last_avail_idx to set
 697  * @param last_used_idx
 698  *  last_used_idx to set
 699  * @return
 700  *  0 on success, -1 on failure
 701  */
 702 __rte_experimental
 703 int
 704 rte_vhost_set_vring_base(int vid, uint16_t queue_id,
 705                 uint16_t last_avail_idx, uint16_t last_used_idx);
 706
 707 /**
 708  * Register external message handling callbacks
 709  *
 710  * @param vid
 711  *  vhost device ID
 712  * @param ops
 713  *  virtio external callbacks to register
 714  * @param ctx
 715  *  additional context passed to the callbacks
 716  * @return
 717  *  0 on success, -1 on failure
 718  */
 719 __rte_experimental
 720 int
 721 rte_vhost_extern_callback_register(int vid,
 722                 struct rte_vhost_user_extern_ops const * const ops, void *ctx);
 723
 724 /**
 725  * Get vdpa device id for vhost device.
 726  *
 727  * @param vid
 728  *  vhost device id
 729  * @return
 730  *  device id
 731  */
 732 __rte_experimental
 733 int
 734 rte_vhost_get_vdpa_device_id(int vid);
 735
 736 #ifdef __cplusplus
 737 }
 738 #endif
 739
 740 #endif /* _RTE_VHOST_H_ */