lib/librte_vhost/vhost.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 _VHOST_NET_CDEV_H_
  35 #define _VHOST_NET_CDEV_H_
  36 #include <stdint.h>
  37 #include <stdio.h>
  38 #include <sys/types.h>
  39 #include <sys/queue.h>
  40 #include <unistd.h>
  41 #include <linux/vhost.h>
  42 #include <linux/virtio_net.h>
  43 #include <sys/socket.h>
  44 #include <linux/if.h>
  45
  46 #include <rte_log.h>
  47 #include <rte_ether.h>
  48 #include <rte_rwlock.h>
  49
  50 #include "rte_vhost.h"
  51
  52 /* Used to indicate that the device is running on a data core */
  53 #define VIRTIO_DEV_RUNNING 1
  54 /* Used to indicate that the device is ready to operate */
  55 #define VIRTIO_DEV_READY 2
  56
  57 /* Backend value set by guest. */
  58 #define VIRTIO_DEV_STOPPED -1
  59
  60 #define BUF_VECTOR_MAX 256
  61
  62 /**
  63  * Structure contains buffer address, length and descriptor index
  64  * from vring to do scatter RX.
  65  */
  66 struct buf_vector {
  67         uint64_t buf_addr;
  68         uint32_t buf_len;
  69         uint32_t desc_idx;
  70 };
  71
  72 /*
  73  * A structure to hold some fields needed in zero copy code path,
  74  * mainly for associating an mbuf with the right desc_idx.
  75  */
  76 struct zcopy_mbuf {
  77         struct rte_mbuf *mbuf;
  78         uint32_t desc_idx;
  79         uint16_t in_use;
  80
  81         TAILQ_ENTRY(zcopy_mbuf) next;
  82 };
  83 TAILQ_HEAD(zcopy_mbuf_list, zcopy_mbuf);
  84
  85 /*
  86  * Structure contains the info for each batched memory copy.
  87  */
  88 struct batch_copy_elem {
  89         void *dst;
  90         void *src;
  91         uint32_t len;
  92         uint64_t log_addr;
  93 };
  94
  95 /**
  96  * Structure contains variables relevant to RX/TX virtqueues.
  97  */
  98 struct vhost_virtqueue {
  99         struct vring_desc       *desc;
 100         struct vring_avail      *avail;
 101         struct vring_used       *used;
 102         uint32_t                size;
 103
 104         uint16_t                last_avail_idx;
 105         uint16_t                last_used_idx;
 106 #define VIRTIO_INVALID_EVENTFD          (-1)
 107 #define VIRTIO_UNINITIALIZED_EVENTFD    (-2)
 108
 109         /* Backend value to determine if device should started/stopped */
 110         int                     backend;
 111         /* Used to notify the guest (trigger interrupt) */
 112         int                     callfd;
 113         /* Currently unused as polling mode is enabled */
 114         int                     kickfd;
 115         int                     enabled;
 116
 117         /* Physical address of used ring, for logging */
 118         uint64_t                log_guest_addr;
 119
 120         uint16_t                nr_zmbuf;
 121         uint16_t                zmbuf_size;
 122         uint16_t                last_zmbuf_idx;
 123         struct zcopy_mbuf       *zmbufs;
 124         struct zcopy_mbuf_list  zmbuf_list;
 125
 126         struct vring_used_elem  *shadow_used_ring;
 127         uint16_t                shadow_used_idx;
 128         struct vhost_vring_addr ring_addrs;
 129
 130         struct batch_copy_elem  *batch_copy_elems;
 131         uint16_t                batch_copy_nb_elems;
 132
 133         rte_rwlock_t    iotlb_lock;
 134         rte_rwlock_t    iotlb_pending_lock;
 135         struct rte_mempool *iotlb_pool;
 136         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_list;
 137         int                             iotlb_cache_nr;
 138         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_pending_list;
 139 } __rte_cache_aligned;
 140
 141 /* Old kernels have no such macros defined */
 142 #ifndef VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE
 143  #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE 21
 144 #endif
 145
 146 #ifndef VIRTIO_NET_F_MQ
 147  #define VIRTIO_NET_F_MQ                22
 148 #endif
 149
 150 #define VHOST_MAX_VRING                 0x100
 151 #define VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS           0x80
 152
 153 #ifndef VIRTIO_NET_F_MTU
 154  #define VIRTIO_NET_F_MTU 3
 155 #endif
 156
 157 /* Declare IOMMU related bits for older kernels */
 158 #ifndef VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM
 159
 160 #define VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM 33
 161
 162 struct vhost_iotlb_msg {
 163         __u64 iova;
 164         __u64 size;
 165         __u64 uaddr;
 166 #define VHOST_ACCESS_RO      0x1
 167 #define VHOST_ACCESS_WO      0x2
 168 #define VHOST_ACCESS_RW      0x3
 169         __u8 perm;
 170 #define VHOST_IOTLB_MISS           1
 171 #define VHOST_IOTLB_UPDATE         2
 172 #define VHOST_IOTLB_INVALIDATE     3
 173 #define VHOST_IOTLB_ACCESS_FAIL    4
 174         __u8 type;
 175 };
 176
 177 #define VHOST_IOTLB_MSG 0x1
 178
 179 struct vhost_msg {
 180         int type;
 181         union {
 182                 struct vhost_iotlb_msg iotlb;
 183                 __u8 padding[64];
 184         };
 185 };
 186 #endif
 187
 188 /*
 189  * Define virtio 1.0 for older kernels
 190  */
 191 #ifndef VIRTIO_F_VERSION_1
 192  #define VIRTIO_F_VERSION_1 32
 193 #endif
 194
 195 #define VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES  30
 196
 197 /* Features supported by this builtin vhost-user net driver. */
 198 #define VIRTIO_NET_SUPPORTED_FEATURES ((1ULL << VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF) | \
 199                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ) | \
 200                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_RX) | \
 201                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE) | \
 202                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MQ)      | \
 203                                 (1ULL << VIRTIO_F_VERSION_1)   | \
 204                                 (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)      | \
 205                                 (1ULL << VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES) | \
 206                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4) | \
 207                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6) | \
 208                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CSUM)    | \
 209                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM) | \
 210                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4) | \
 211                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6) | \
 212                                 (1ULL << VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC) | \
 213                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MTU))
 214
 215
 216 struct guest_page {
 217         uint64_t guest_phys_addr;
 218         uint64_t host_phys_addr;
 219         uint64_t size;
 220 };
 221
 222 /**
 223  * Device structure contains all configuration information relating
 224  * to the device.
 225  */
 226 struct virtio_net {
 227         /* Frontend (QEMU) memory and memory region information */
 228         struct rte_vhost_memory *mem;
 229         uint64_t                features;
 230         uint64_t                protocol_features;
 231         int                     vid;
 232         uint32_t                flags;
 233         uint16_t                vhost_hlen;
 234         /* to tell if we need broadcast rarp packet */
 235         rte_atomic16_t          broadcast_rarp;
 236         uint32_t                nr_vring;
 237         int                     dequeue_zero_copy;
 238         struct vhost_virtqueue  *virtqueue[VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS * 2];
 239 #define IF_NAME_SZ (PATH_MAX > IFNAMSIZ ? PATH_MAX : IFNAMSIZ)
 240         char                    ifname[IF_NAME_SZ];
 241         uint64_t                log_size;
 242         uint64_t                log_base;
 243         uint64_t                log_addr;
 244         struct ether_addr       mac;
 245         uint16_t                mtu;
 246
 247         struct vhost_device_ops const *notify_ops;
 248
 249         uint32_t                nr_guest_pages;
 250         uint32_t                max_guest_pages;
 251         struct guest_page       *guest_pages;
 252
 253         int                     slave_req_fd;
 254 } __rte_cache_aligned;
 255
 256
 257 #define VHOST_LOG_PAGE  4096
 258
 259 /*
 260  * Atomically set a bit in memory.
 261  */
 262 static __rte_always_inline void
 263 vhost_set_bit(unsigned int nr, volatile uint8_t *addr)
 264 {
 265         __sync_fetch_and_or_8(addr, (1U << nr));
 266 }
 267
 268 static __rte_always_inline void
 269 vhost_log_page(uint8_t *log_base, uint64_t page)
 270 {
 271         vhost_set_bit(page % 8, &log_base[page / 8]);
 272 }
 273
 274 static __rte_always_inline void
 275 vhost_log_write(struct virtio_net *dev, uint64_t addr, uint64_t len)
 276 {
 277         uint64_t page;
 278
 279         if (likely(((dev->features & (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)) == 0) ||
 280                    !dev->log_base || !len))
 281                 return;
 282
 283         if (unlikely(dev->log_size <= ((addr + len - 1) / VHOST_LOG_PAGE / 8)))
 284                 return;
 285
 286         /* To make sure guest memory updates are committed before logging */
 287         rte_smp_wmb();
 288
 289         page = addr / VHOST_LOG_PAGE;
 290         while (page * VHOST_LOG_PAGE < addr + len) {
 291                 vhost_log_page((uint8_t *)(uintptr_t)dev->log_base, page);
 292                 page += 1;
 293         }
 294 }
 295
 296 static __rte_always_inline void
 297 vhost_log_used_vring(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 298                      uint64_t offset, uint64_t len)
 299 {
 300         vhost_log_write(dev, vq->log_guest_addr + offset, len);
 301 }
 302
 303 /* Macros for printing using RTE_LOG */
 304 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_CONFIG RTE_LOGTYPE_USER1
 305 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_DATA   RTE_LOGTYPE_USER1
 306
 307 #ifdef RTE_LIBRTE_VHOST_DEBUG
 308 #define VHOST_MAX_PRINT_BUFF 6072
 309 #define LOG_LEVEL RTE_LOG_DEBUG
 310 #define LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) RTE_LOG(DEBUG, log_type, fmt, ##args)
 311 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do { \
 312         char *pkt_addr = (char *)(addr); \
 313         unsigned int index; \
 314         char packet[VHOST_MAX_PRINT_BUFF]; \
 315         \
 316         if ((header)) \
 317                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Header size %d: ", (device->vid), (size)); \
 318         else \
 319                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Packet size %d: ", (device->vid), (size)); \
 320         for (index = 0; index < (size); index++) { \
 321                 snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), \
 322                         "%02hhx ", pkt_addr[index]); \
 323         } \
 324         snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), "\n"); \
 325         \
 326         LOG_DEBUG(VHOST_DATA, "%s", packet); \
 327 } while (0)
 328 #else
 329 #define LOG_LEVEL RTE_LOG_INFO
 330 #define LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) do {} while (0)
 331 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do {} while (0)
 332 #endif
 333
 334 extern uint64_t VHOST_FEATURES;
 335 #define MAX_VHOST_DEVICE        1024
 336 extern struct virtio_net *vhost_devices[MAX_VHOST_DEVICE];
 337
 338 /* Convert guest physical address to host physical address */
 339 static __rte_always_inline phys_addr_t
 340 gpa_to_hpa(struct virtio_net *dev, uint64_t gpa, uint64_t size)
 341 {
 342         uint32_t i;
 343         struct guest_page *page;
 344
 345         for (i = 0; i < dev->nr_guest_pages; i++) {
 346                 page = &dev->guest_pages[i];
 347
 348                 if (gpa >= page->guest_phys_addr &&
 349                     gpa + size < page->guest_phys_addr + page->size) {
 350                         return gpa - page->guest_phys_addr +
 351                                page->host_phys_addr;
 352                 }
 353         }
 354
 355         return 0;
 356 }
 357
 358 struct virtio_net *get_device(int vid);
 359
 360 int vhost_new_device(void);
 361 void cleanup_device(struct virtio_net *dev, int destroy);
 362 void reset_device(struct virtio_net *dev);
 363 void vhost_destroy_device(int);
 364
 365 int alloc_vring_queue(struct virtio_net *dev, uint32_t vring_idx);
 366
 367 void vhost_set_ifname(int, const char *if_name, unsigned int if_len);
 368 void vhost_enable_dequeue_zero_copy(int vid);
 369
 370 struct vhost_device_ops const *vhost_driver_callback_get(const char *path);
 371
 372 /*
 373  * Backend-specific cleanup.
 374  *
 375  * TODO: fix it; we have one backend now
 376  */
 377 void vhost_backend_cleanup(struct virtio_net *dev);
 378
 379 uint64_t __vhost_iova_to_vva(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 380                         uint64_t iova, uint64_t size, uint8_t perm);
 381
 382 static __rte_always_inline uint64_t
 383 vhost_iova_to_vva(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 384                         uint64_t iova, uint64_t size, uint8_t perm)
 385 {
 386         if (!(dev->features & (1ULL << VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM)))
 387                 return rte_vhost_gpa_to_vva(dev->mem, iova);
 388
 389         return __vhost_iova_to_vva(dev, vq, iova, size, perm);
 390 }
 391
 392 #endif /* _VHOST_NET_CDEV_H_ */