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 <stdbool.h>
  10 #include <sys/types.h>
  11 #include <sys/queue.h>
  12 #include <unistd.h>
  13 #include <linux/vhost.h>
  14 #include <linux/virtio_net.h>
  15 #include <sys/socket.h>
  16 #include <linux/if.h>
  17
  18 #include <rte_log.h>
  19 #include <rte_ether.h>
  20 #include <rte_rwlock.h>
  21
  22 #include "rte_vhost.h"
  23
  24 /* Used to indicate that the device is running on a data core */
  25 #define VIRTIO_DEV_RUNNING 1
  26 /* Used to indicate that the device is ready to operate */
  27 #define VIRTIO_DEV_READY 2
  28 /* Used to indicate that the built-in vhost net device backend is enabled */
  29 #define VIRTIO_DEV_BUILTIN_VIRTIO_NET 4
  30
  31 /* Backend value set by guest. */
  32 #define VIRTIO_DEV_STOPPED -1
  33
  34 #define BUF_VECTOR_MAX 256
  35
  36 /**
  37  * Structure contains buffer address, length and descriptor index
  38  * from vring to do scatter RX.
  39  */
  40 struct buf_vector {
  41         uint64_t buf_addr;
  42         uint32_t buf_len;
  43         uint32_t desc_idx;
  44 };
  45
  46 /*
  47  * A structure to hold some fields needed in zero copy code path,
  48  * mainly for associating an mbuf with the right desc_idx.
  49  */
  50 struct zcopy_mbuf {
  51         struct rte_mbuf *mbuf;
  52         uint32_t desc_idx;
  53         uint16_t in_use;
  54
  55         TAILQ_ENTRY(zcopy_mbuf) next;
  56 };
  57 TAILQ_HEAD(zcopy_mbuf_list, zcopy_mbuf);
  58
  59 /*
  60  * Structure contains the info for each batched memory copy.
  61  */
  62 struct batch_copy_elem {
  63         void *dst;
  64         void *src;
  65         uint32_t len;
  66         uint64_t log_addr;
  67 };
  68
  69 /**
  70  * Structure contains variables relevant to RX/TX virtqueues.
  71  */
  72 struct vhost_virtqueue {
  73         struct vring_desc       *desc;
  74         struct vring_avail      *avail;
  75         struct vring_used       *used;
  76         uint32_t                size;
  77
  78         uint16_t                last_avail_idx;
  79         uint16_t                last_used_idx;
  80         /* Last used index we notify to front end. */
  81         uint16_t                signalled_used;
  82 #define VIRTIO_INVALID_EVENTFD          (-1)
  83 #define VIRTIO_UNINITIALIZED_EVENTFD    (-2)
  84
  85         /* Backend value to determine if device should started/stopped */
  86         int                     backend;
  87         int                     enabled;
  88         int                     access_ok;
  89         rte_spinlock_t          access_lock;
  90
  91         /* Used to notify the guest (trigger interrupt) */
  92         int                     callfd;
  93         /* Currently unused as polling mode is enabled */
  94         int                     kickfd;
  95
  96         /* Physical address of used ring, for logging */
  97         uint64_t                log_guest_addr;
  98
  99         uint16_t                nr_zmbuf;
 100         uint16_t                zmbuf_size;
 101         uint16_t                last_zmbuf_idx;
 102         struct zcopy_mbuf       *zmbufs;
 103         struct zcopy_mbuf_list  zmbuf_list;
 104
 105         struct vring_used_elem  *shadow_used_ring;
 106         uint16_t                shadow_used_idx;
 107         struct vhost_vring_addr ring_addrs;
 108
 109         struct batch_copy_elem  *batch_copy_elems;
 110         uint16_t                batch_copy_nb_elems;
 111
 112         rte_rwlock_t    iotlb_lock;
 113         rte_rwlock_t    iotlb_pending_lock;
 114         struct rte_mempool *iotlb_pool;
 115         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_list;
 116         int                             iotlb_cache_nr;
 117         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_pending_list;
 118 } __rte_cache_aligned;
 119
 120 /* Old kernels have no such macros defined */
 121 #ifndef VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE
 122  #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE 21
 123 #endif
 124
 125 #ifndef VIRTIO_NET_F_MQ
 126  #define VIRTIO_NET_F_MQ                22
 127 #endif
 128
 129 #define VHOST_MAX_VRING                 0x100
 130 #define VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS           0x80
 131
 132 #ifndef VIRTIO_NET_F_MTU
 133  #define VIRTIO_NET_F_MTU 3
 134 #endif
 135
 136 #ifndef VIRTIO_F_ANY_LAYOUT
 137  #define VIRTIO_F_ANY_LAYOUT            27
 138 #endif
 139
 140 /* Declare IOMMU related bits for older kernels */
 141 #ifndef VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM
 142
 143 #define VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM 33
 144
 145 struct vhost_iotlb_msg {
 146         __u64 iova;
 147         __u64 size;
 148         __u64 uaddr;
 149 #define VHOST_ACCESS_RO      0x1
 150 #define VHOST_ACCESS_WO      0x2
 151 #define VHOST_ACCESS_RW      0x3
 152         __u8 perm;
 153 #define VHOST_IOTLB_MISS           1
 154 #define VHOST_IOTLB_UPDATE         2
 155 #define VHOST_IOTLB_INVALIDATE     3
 156 #define VHOST_IOTLB_ACCESS_FAIL    4
 157         __u8 type;
 158 };
 159
 160 #define VHOST_IOTLB_MSG 0x1
 161
 162 struct vhost_msg {
 163         int type;
 164         union {
 165                 struct vhost_iotlb_msg iotlb;
 166                 __u8 padding[64];
 167         };
 168 };
 169 #endif
 170
 171 /*
 172  * Define virtio 1.0 for older kernels
 173  */
 174 #ifndef VIRTIO_F_VERSION_1
 175  #define VIRTIO_F_VERSION_1 32
 176 #endif
 177
 178 #define VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES  30
 179
 180 /* Features supported by this builtin vhost-user net driver. */
 181 #define VIRTIO_NET_SUPPORTED_FEATURES ((1ULL << VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF) | \
 182                                 (1ULL << VIRTIO_F_ANY_LAYOUT) | \
 183                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ) | \
 184                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_RX) | \
 185                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE) | \
 186                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MQ)      | \
 187                                 (1ULL << VIRTIO_F_VERSION_1)   | \
 188                                 (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)      | \
 189                                 (1ULL << VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES) | \
 190                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GSO) | \
 191                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4) | \
 192                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6) | \
 193                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_UFO) | \
 194                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_ECN) | \
 195                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CSUM)    | \
 196                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM) | \
 197                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4) | \
 198                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6) | \
 199                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO) | \
 200                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN) | \
 201                                 (1ULL << VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC) | \
 202                                 (1ULL << VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX) | \
 203                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MTU) | \
 204                                 (1ULL << VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM))
 205
 206
 207 struct guest_page {
 208         uint64_t guest_phys_addr;
 209         uint64_t host_phys_addr;
 210         uint64_t size;
 211 };
 212
 213 /**
 214  * Device structure contains all configuration information relating
 215  * to the device.
 216  */
 217 struct virtio_net {
 218         /* Frontend (QEMU) memory and memory region information */
 219         struct rte_vhost_memory *mem;
 220         uint64_t                features;
 221         uint64_t                protocol_features;
 222         int                     vid;
 223         uint32_t                flags;
 224         uint16_t                vhost_hlen;
 225         /* to tell if we need broadcast rarp packet */
 226         rte_atomic16_t          broadcast_rarp;
 227         uint32_t                nr_vring;
 228         int                     dequeue_zero_copy;
 229         struct vhost_virtqueue  *virtqueue[VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS * 2];
 230 #define IF_NAME_SZ (PATH_MAX > IFNAMSIZ ? PATH_MAX : IFNAMSIZ)
 231         char                    ifname[IF_NAME_SZ];
 232         uint64_t                log_size;
 233         uint64_t                log_base;
 234         uint64_t                log_addr;
 235         struct ether_addr       mac;
 236         uint16_t                mtu;
 237
 238         struct vhost_device_ops const *notify_ops;
 239
 240         uint32_t                nr_guest_pages;
 241         uint32_t                max_guest_pages;
 242         struct guest_page       *guest_pages;
 243
 244         int                     slave_req_fd;
 245 } __rte_cache_aligned;
 246
 247
 248 #define VHOST_LOG_PAGE  4096
 249
 250 /*
 251  * Mark all pages belonging to the same dirty log bitmap byte
 252  * as dirty. The goal is to avoid concurrency between different
 253  * threads doing atomic read-modify-writes on the same byte.
 254  */
 255 static __rte_always_inline void
 256 vhost_log_page(uint8_t *log_base, uint64_t page)
 257 {
 258         log_base[page / 8] = 0xff;
 259 }
 260
 261 static __rte_always_inline void
 262 vhost_log_write(struct virtio_net *dev, uint64_t addr, uint64_t len)
 263 {
 264         uint64_t page;
 265
 266         if (likely(((dev->features & (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)) == 0) ||
 267                    !dev->log_base || !len))
 268                 return;
 269
 270         if (unlikely(dev->log_size <= ((addr + len - 1) / VHOST_LOG_PAGE / 8)))
 271                 return;
 272
 273         /* To make sure guest memory updates are committed before logging */
 274         rte_smp_wmb();
 275
 276         page = addr / VHOST_LOG_PAGE;
 277         while (page * VHOST_LOG_PAGE < addr + len) {
 278                 vhost_log_page((uint8_t *)(uintptr_t)dev->log_base, page);
 279                 page += 1;
 280         }
 281 }
 282
 283 static __rte_always_inline void
 284 vhost_log_used_vring(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 285                      uint64_t offset, uint64_t len)
 286 {
 287         vhost_log_write(dev, vq->log_guest_addr + offset, len);
 288 }
 289
 290 /* Macros for printing using RTE_LOG */
 291 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_CONFIG RTE_LOGTYPE_USER1
 292 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_DATA   RTE_LOGTYPE_USER1
 293
 294 #ifdef RTE_LIBRTE_VHOST_DEBUG
 295 #define VHOST_MAX_PRINT_BUFF 6072
 296 #define VHOST_LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) \
 297         RTE_LOG(DEBUG, log_type, fmt, ##args)
 298 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do { \
 299         char *pkt_addr = (char *)(addr); \
 300         unsigned int index; \
 301         char packet[VHOST_MAX_PRINT_BUFF]; \
 302         \
 303         if ((header)) \
 304                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Header size %d: ", (device->vid), (size)); \
 305         else \
 306                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Packet size %d: ", (device->vid), (size)); \
 307         for (index = 0; index < (size); index++) { \
 308                 snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), \
 309                         "%02hhx ", pkt_addr[index]); \
 310         } \
 311         snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), "\n"); \
 312         \
 313         VHOST_LOG_DEBUG(VHOST_DATA, "%s", packet); \
 314 } while (0)
 315 #else
 316 #define VHOST_LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) do {} while (0)
 317 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do {} while (0)
 318 #endif
 319
 320 extern uint64_t VHOST_FEATURES;
 321 #define MAX_VHOST_DEVICE        1024
 322 extern struct virtio_net *vhost_devices[MAX_VHOST_DEVICE];
 323
 324 /* Convert guest physical address to host physical address */
 325 static __rte_always_inline rte_iova_t
 326 gpa_to_hpa(struct virtio_net *dev, uint64_t gpa, uint64_t size)
 327 {
 328         uint32_t i;
 329         struct guest_page *page;
 330
 331         for (i = 0; i < dev->nr_guest_pages; i++) {
 332                 page = &dev->guest_pages[i];
 333
 334                 if (gpa >= page->guest_phys_addr &&
 335                     gpa + size < page->guest_phys_addr + page->size) {
 336                         return gpa - page->guest_phys_addr +
 337                                page->host_phys_addr;
 338                 }
 339         }
 340
 341         return 0;
 342 }
 343
 344 static __rte_always_inline struct virtio_net *
 345 get_device(int vid)
 346 {
 347         struct virtio_net *dev = vhost_devices[vid];
 348
 349         if (unlikely(!dev)) {
 350                 RTE_LOG(ERR, VHOST_CONFIG,
 351                         "(%d) device not found.\n", vid);
 352         }
 353
 354         return dev;
 355 }
 356
 357 int vhost_new_device(void);
 358 void cleanup_device(struct virtio_net *dev, int destroy);
 359 void reset_device(struct virtio_net *dev);
 360 void vhost_destroy_device(int);
 361
 362 void cleanup_vq(struct vhost_virtqueue *vq, int destroy);
 363 void free_vq(struct vhost_virtqueue *vq);
 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 void vhost_set_builtin_virtio_net(int vid, bool enable);
 370
 371 struct vhost_device_ops const *vhost_driver_callback_get(const char *path);
 372
 373 /*
 374  * Backend-specific cleanup.
 375  *
 376  * TODO: fix it; we have one backend now
 377  */
 378 void vhost_backend_cleanup(struct virtio_net *dev);
 379
 380 uint64_t __vhost_iova_to_vva(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 381                         uint64_t iova, uint64_t size, uint8_t perm);
 382 int vring_translate(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq);
 383 void vring_invalidate(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq);
 384
 385 static __rte_always_inline uint64_t
 386 vhost_iova_to_vva(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 387                         uint64_t iova, uint64_t size, uint8_t perm)
 388 {
 389         if (!(dev->features & (1ULL << VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM)))
 390                 return rte_vhost_gpa_to_vva(dev->mem, iova);
 391
 392         return __vhost_iova_to_vva(dev, vq, iova, size, perm);
 393 }
 394
 395 #define vhost_used_event(vr) \
 396         (*(volatile uint16_t*)&(vr)->avail->ring[(vr)->size])
 397
 398 /*
 399  * The following is used with VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX.
 400  * Assuming a given event_idx value from the other size, if we have
 401  * just incremented index from old to new_idx, should we trigger an
 402  * event?
 403  */
 404 static __rte_always_inline int
 405 vhost_need_event(uint16_t event_idx, uint16_t new_idx, uint16_t old)
 406 {
 407         return (uint16_t)(new_idx - event_idx - 1) < (uint16_t)(new_idx - old);
 408 }
 409
 410 static __rte_always_inline void
 411 vhost_vring_call(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq)
 412 {
 413         /* Flush used->idx update before we read avail->flags. */
 414         rte_mb();
 415
 416         /* Don't kick guest if we don't reach index specified by guest. */
 417         if (dev->features & (1ULL << VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX)) {
 418                 uint16_t old = vq->signalled_used;
 419                 uint16_t new = vq->last_used_idx;
 420
 421                 VHOST_LOG_DEBUG(VHOST_DATA, "%s: used_event_idx=%d, old=%d, new=%d\n",
 422                         __func__,
 423                         vhost_used_event(vq),
 424                         old, new);
 425                 if (vhost_need_event(vhost_used_event(vq), new, old)
 426                         && (vq->callfd >= 0)) {
 427                         vq->signalled_used = vq->last_used_idx;
 428                         eventfd_write(vq->callfd, (eventfd_t) 1);
 429                 }
 430         } else {
 431                 /* Kick the guest if necessary. */
 432                 if (!(vq->avail->flags & VRING_AVAIL_F_NO_INTERRUPT)
 433                                 && (vq->callfd >= 0))
 434                         eventfd_write(vq->callfd, (eventfd_t)1);
 435         }
 436 }
 437
 438 #endif /* _VHOST_NET_CDEV_H_ */