lib/librte_vhost/vhost.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation
   3  */
   4
   5 #ifndef _VHOST_NET_CDEV_H_
   6 #define _VHOST_NET_CDEV_H_
   7 #include <stdint.h>
   8 #include <stdio.h>
   9 #include <sys/types.h>
  10 #include <sys/queue.h>
  11 #include <unistd.h>
  12 #include <linux/vhost.h>
  13 #include <linux/virtio_net.h>
  14 #include <sys/socket.h>
  15 #include <linux/if.h>
  16
  17 #include <rte_log.h>
  18 #include <rte_ether.h>
  19 #include <rte_rwlock.h>
  20
  21 #include "rte_vhost.h"
  22
  23 /* Used to indicate that the device is running on a data core */
  24 #define VIRTIO_DEV_RUNNING 1
  25 /* Used to indicate that the device is ready to operate */
  26 #define VIRTIO_DEV_READY 2
  27
  28 /* Backend value set by guest. */
  29 #define VIRTIO_DEV_STOPPED -1
  30
  31 #define BUF_VECTOR_MAX 256
  32
  33 /**
  34  * Structure contains buffer address, length and descriptor index
  35  * from vring to do scatter RX.
  36  */
  37 struct buf_vector {
  38         uint64_t buf_addr;
  39         uint32_t buf_len;
  40         uint32_t desc_idx;
  41 };
  42
  43 /*
  44  * A structure to hold some fields needed in zero copy code path,
  45  * mainly for associating an mbuf with the right desc_idx.
  46  */
  47 struct zcopy_mbuf {
  48         struct rte_mbuf *mbuf;
  49         uint32_t desc_idx;
  50         uint16_t in_use;
  51
  52         TAILQ_ENTRY(zcopy_mbuf) next;
  53 };
  54 TAILQ_HEAD(zcopy_mbuf_list, zcopy_mbuf);
  55
  56 /*
  57  * Structure contains the info for each batched memory copy.
  58  */
  59 struct batch_copy_elem {
  60         void *dst;
  61         void *src;
  62         uint32_t len;
  63         uint64_t log_addr;
  64 };
  65
  66 /**
  67  * Structure contains variables relevant to RX/TX virtqueues.
  68  */
  69 struct vhost_virtqueue {
  70         struct vring_desc       *desc;
  71         struct vring_avail      *avail;
  72         struct vring_used       *used;
  73         uint32_t                size;
  74
  75         uint16_t                last_avail_idx;
  76         uint16_t                last_used_idx;
  77 #define VIRTIO_INVALID_EVENTFD          (-1)
  78 #define VIRTIO_UNINITIALIZED_EVENTFD    (-2)
  79
  80         /* Backend value to determine if device should started/stopped */
  81         int                     backend;
  82         /* Used to notify the guest (trigger interrupt) */
  83         int                     callfd;
  84         /* Currently unused as polling mode is enabled */
  85         int                     kickfd;
  86         int                     enabled;
  87         int                     access_ok;
  88
  89         /* Physical address of used ring, for logging */
  90         uint64_t                log_guest_addr;
  91
  92         uint16_t                nr_zmbuf;
  93         uint16_t                zmbuf_size;
  94         uint16_t                last_zmbuf_idx;
  95         struct zcopy_mbuf       *zmbufs;
  96         struct zcopy_mbuf_list  zmbuf_list;
  97
  98         struct vring_used_elem  *shadow_used_ring;
  99         uint16_t                shadow_used_idx;
 100         struct vhost_vring_addr ring_addrs;
 101
 102         struct batch_copy_elem  *batch_copy_elems;
 103         uint16_t                batch_copy_nb_elems;
 104
 105         rte_rwlock_t    iotlb_lock;
 106         rte_rwlock_t    iotlb_pending_lock;
 107         struct rte_mempool *iotlb_pool;
 108         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_list;
 109         int                             iotlb_cache_nr;
 110         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_pending_list;
 111 } __rte_cache_aligned;
 112
 113 /* Old kernels have no such macros defined */
 114 #ifndef VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE
 115  #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE 21
 116 #endif
 117
 118 #ifndef VIRTIO_NET_F_MQ
 119  #define VIRTIO_NET_F_MQ                22
 120 #endif
 121
 122 #define VHOST_MAX_VRING                 0x100
 123 #define VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS           0x80
 124
 125 #ifndef VIRTIO_NET_F_MTU
 126  #define VIRTIO_NET_F_MTU 3
 127 #endif
 128
 129 /* Declare IOMMU related bits for older kernels */
 130 #ifndef VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM
 131
 132 #define VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM 33
 133
 134 struct vhost_iotlb_msg {
 135         __u64 iova;
 136         __u64 size;
 137         __u64 uaddr;
 138 #define VHOST_ACCESS_RO      0x1
 139 #define VHOST_ACCESS_WO      0x2
 140 #define VHOST_ACCESS_RW      0x3
 141         __u8 perm;
 142 #define VHOST_IOTLB_MISS           1
 143 #define VHOST_IOTLB_UPDATE         2
 144 #define VHOST_IOTLB_INVALIDATE     3
 145 #define VHOST_IOTLB_ACCESS_FAIL    4
 146         __u8 type;
 147 };
 148
 149 #define VHOST_IOTLB_MSG 0x1
 150
 151 struct vhost_msg {
 152         int type;
 153         union {
 154                 struct vhost_iotlb_msg iotlb;
 155                 __u8 padding[64];
 156         };
 157 };
 158 #endif
 159
 160 /*
 161  * Define virtio 1.0 for older kernels
 162  */
 163 #ifndef VIRTIO_F_VERSION_1
 164  #define VIRTIO_F_VERSION_1 32
 165 #endif
 166
 167 #define VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES  30
 168
 169 /* Features supported by this builtin vhost-user net driver. */
 170 #define VIRTIO_NET_SUPPORTED_FEATURES ((1ULL << VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF) | \
 171                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ) | \
 172                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_RX) | \
 173                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE) | \
 174                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MQ)      | \
 175                                 (1ULL << VIRTIO_F_VERSION_1)   | \
 176                                 (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)      | \
 177                                 (1ULL << VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES) | \
 178                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GSO) | \
 179                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4) | \
 180                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6) | \
 181                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_UFO) | \
 182                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CSUM)    | \
 183                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM) | \
 184                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4) | \
 185                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6) | \
 186                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO) | \
 187                                 (1ULL << VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC) | \
 188                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MTU) | \
 189                                 (1ULL << VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM))
 190
 191
 192 struct guest_page {
 193         uint64_t guest_phys_addr;
 194         uint64_t host_phys_addr;
 195         uint64_t size;
 196 };
 197
 198 /**
 199  * Device structure contains all configuration information relating
 200  * to the device.
 201  */
 202 struct virtio_net {
 203         /* Frontend (QEMU) memory and memory region information */
 204         struct rte_vhost_memory *mem;
 205         uint64_t                features;
 206         uint64_t                protocol_features;
 207         int                     vid;
 208         uint32_t                flags;
 209         uint16_t                vhost_hlen;
 210         /* to tell if we need broadcast rarp packet */
 211         rte_atomic16_t          broadcast_rarp;
 212         uint32_t                nr_vring;
 213         int                     dequeue_zero_copy;
 214         struct vhost_virtqueue  *virtqueue[VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS * 2];
 215 #define IF_NAME_SZ (PATH_MAX > IFNAMSIZ ? PATH_MAX : IFNAMSIZ)
 216         char                    ifname[IF_NAME_SZ];
 217         uint64_t                log_size;
 218         uint64_t                log_base;
 219         uint64_t                log_addr;
 220         struct ether_addr       mac;
 221         uint16_t                mtu;
 222
 223         struct vhost_device_ops const *notify_ops;
 224
 225         uint32_t                nr_guest_pages;
 226         uint32_t                max_guest_pages;
 227         struct guest_page       *guest_pages;
 228
 229         int                     slave_req_fd;
 230 } __rte_cache_aligned;
 231
 232
 233 #define VHOST_LOG_PAGE  4096
 234
 235 /*
 236  * Atomically set a bit in memory.
 237  */
 238 static __rte_always_inline void
 239 vhost_set_bit(unsigned int nr, volatile uint8_t *addr)
 240 {
 241         __sync_fetch_and_or_8(addr, (1U << nr));
 242 }
 243
 244 static __rte_always_inline void
 245 vhost_log_page(uint8_t *log_base, uint64_t page)
 246 {
 247         vhost_set_bit(page % 8, &log_base[page / 8]);
 248 }
 249
 250 static __rte_always_inline void
 251 vhost_log_write(struct virtio_net *dev, uint64_t addr, uint64_t len)
 252 {
 253         uint64_t page;
 254
 255         if (likely(((dev->features & (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)) == 0) ||
 256                    !dev->log_base || !len))
 257                 return;
 258
 259         if (unlikely(dev->log_size <= ((addr + len - 1) / VHOST_LOG_PAGE / 8)))
 260                 return;
 261
 262         /* To make sure guest memory updates are committed before logging */
 263         rte_smp_wmb();
 264
 265         page = addr / VHOST_LOG_PAGE;
 266         while (page * VHOST_LOG_PAGE < addr + len) {
 267                 vhost_log_page((uint8_t *)(uintptr_t)dev->log_base, page);
 268                 page += 1;
 269         }
 270 }
 271
 272 static __rte_always_inline void
 273 vhost_log_used_vring(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 274                      uint64_t offset, uint64_t len)
 275 {
 276         vhost_log_write(dev, vq->log_guest_addr + offset, len);
 277 }
 278
 279 /* Macros for printing using RTE_LOG */
 280 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_CONFIG RTE_LOGTYPE_USER1
 281 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_DATA   RTE_LOGTYPE_USER1
 282
 283 #ifdef RTE_LIBRTE_VHOST_DEBUG
 284 #define VHOST_MAX_PRINT_BUFF 6072
 285 #define LOG_LEVEL RTE_LOG_DEBUG
 286 #define LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) RTE_LOG(DEBUG, log_type, fmt, ##args)
 287 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do { \
 288         char *pkt_addr = (char *)(addr); \
 289         unsigned int index; \
 290         char packet[VHOST_MAX_PRINT_BUFF]; \
 291         \
 292         if ((header)) \
 293                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Header size %d: ", (device->vid), (size)); \
 294         else \
 295                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Packet size %d: ", (device->vid), (size)); \
 296         for (index = 0; index < (size); index++) { \
 297                 snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), \
 298                         "%02hhx ", pkt_addr[index]); \
 299         } \
 300         snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), "\n"); \
 301         \
 302         LOG_DEBUG(VHOST_DATA, "%s", packet); \
 303 } while (0)
 304 #else
 305 #define LOG_LEVEL RTE_LOG_INFO
 306 #define LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) do {} while (0)
 307 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do {} while (0)
 308 #endif
 309
 310 extern uint64_t VHOST_FEATURES;
 311 #define MAX_VHOST_DEVICE        1024
 312 extern struct virtio_net *vhost_devices[MAX_VHOST_DEVICE];
 313
 314 /* Convert guest physical address to host physical address */
 315 static __rte_always_inline rte_iova_t
 316 gpa_to_hpa(struct virtio_net *dev, uint64_t gpa, uint64_t size)
 317 {
 318         uint32_t i;
 319         struct guest_page *page;
 320
 321         for (i = 0; i < dev->nr_guest_pages; i++) {
 322                 page = &dev->guest_pages[i];
 323
 324                 if (gpa >= page->guest_phys_addr &&
 325                     gpa + size < page->guest_phys_addr + page->size) {
 326                         return gpa - page->guest_phys_addr +
 327                                page->host_phys_addr;
 328                 }
 329         }
 330
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 struct virtio_net *get_device(int vid);
 335
 336 int vhost_new_device(void);
 337 void cleanup_device(struct virtio_net *dev, int destroy);
 338 void reset_device(struct virtio_net *dev);
 339 void vhost_destroy_device(int);
 340
 341 int alloc_vring_queue(struct virtio_net *dev, uint32_t vring_idx);
 342
 343 void vhost_set_ifname(int, const char *if_name, unsigned int if_len);
 344 void vhost_enable_dequeue_zero_copy(int vid);
 345
 346 struct vhost_device_ops const *vhost_driver_callback_get(const char *path);
 347
 348 /*
 349  * Backend-specific cleanup.
 350  *
 351  * TODO: fix it; we have one backend now
 352  */
 353 void vhost_backend_cleanup(struct virtio_net *dev);
 354
 355 uint64_t __vhost_iova_to_vva(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 356                         uint64_t iova, uint64_t size, uint8_t perm);
 357 int vring_translate(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq);
 358 void vring_invalidate(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq);
 359
 360 static __rte_always_inline uint64_t
 361 vhost_iova_to_vva(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 362                         uint64_t iova, uint64_t size, uint8_t perm)
 363 {
 364         if (!(dev->features & (1ULL << VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM)))
 365                 return rte_vhost_gpa_to_vva(dev->mem, iova);
 366
 367         return __vhost_iova_to_vva(dev, vq, iova, size, perm);
 368 }
 369
 370 static __rte_always_inline void
 371 vhost_vring_call(struct vhost_virtqueue *vq)
 372 {
 373         /* Flush used->idx update before we read avail->flags. */
 374         rte_mb();
 375
 376         /* Kick the guest if necessary. */
 377         if (!(vq->avail->flags & VRING_AVAIL_F_NO_INTERRUPT)
 378                         && (vq->callfd >= 0))
 379                 eventfd_write(vq->callfd, (eventfd_t)1);
 380 }
 381
 382 #endif /* _VHOST_NET_CDEV_H_ */