drivers/net/virtio/virtio_pci.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 _VIRTIO_PCI_H_
  35 #define _VIRTIO_PCI_H_
  36
  37 #include <stdint.h>
  38
  39 #ifdef __FreeBSD__
  40 #include <sys/types.h>
  41 #include <machine/cpufunc.h>
  42 #else
  43 #include <sys/io.h>
  44 #endif
  45
  46 #include <rte_ethdev.h>
  47
  48 struct virtqueue;
  49
  50 /* VirtIO PCI vendor/device ID. */
  51 #define VIRTIO_PCI_VENDORID     0x1AF4
  52 #define VIRTIO_PCI_DEVICEID_MIN 0x1000
  53 #define VIRTIO_PCI_DEVICEID_MAX 0x103F
  54
  55 /* VirtIO ABI version, this must match exactly. */
  56 #define VIRTIO_PCI_ABI_VERSION 0
  57
  58 /*
  59  * VirtIO Header, located in BAR 0.
  60  */
  61 #define VIRTIO_PCI_HOST_FEATURES  0  /* host's supported features (32bit, RO)*/
  62 #define VIRTIO_PCI_GUEST_FEATURES 4  /* guest's supported features (32, RW) */
  63 #define VIRTIO_PCI_QUEUE_PFN      8  /* physical address of VQ (32, RW) */
  64 #define VIRTIO_PCI_QUEUE_NUM      12 /* number of ring entries (16, RO) */
  65 #define VIRTIO_PCI_QUEUE_SEL      14 /* current VQ selection (16, RW) */
  66 #define VIRTIO_PCI_QUEUE_NOTIFY   16 /* notify host regarding VQ (16, RW) */
  67 #define VIRTIO_PCI_STATUS         18 /* device status register (8, RW) */
  68 #define VIRTIO_PCI_ISR            19 /* interrupt status register, reading
  69                                       * also clears the register (8, RO) */
  70 /* Only if MSIX is enabled: */
  71 #define VIRTIO_MSI_CONFIG_VECTOR  20 /* configuration change vector (16, RW) */
  72 #define VIRTIO_MSI_QUEUE_VECTOR   22 /* vector for selected VQ notifications
  73                                       (16, RW) */
  74
  75 /* The bit of the ISR which indicates a device has an interrupt. */
  76 #define VIRTIO_PCI_ISR_INTR   0x1
  77 /* The bit of the ISR which indicates a device configuration change. */
  78 #define VIRTIO_PCI_ISR_CONFIG 0x2
  79 /* Vector value used to disable MSI for queue. */
  80 #define VIRTIO_MSI_NO_VECTOR 0xFFFF
  81
  82 /* VirtIO device IDs. */
  83 #define VIRTIO_ID_NETWORK  0x01
  84 #define VIRTIO_ID_BLOCK    0x02
  85 #define VIRTIO_ID_CONSOLE  0x03
  86 #define VIRTIO_ID_ENTROPY  0x04
  87 #define VIRTIO_ID_BALLOON  0x05
  88 #define VIRTIO_ID_IOMEMORY 0x06
  89 #define VIRTIO_ID_9P       0x09
  90
  91 /* Status byte for guest to report progress. */
  92 #define VIRTIO_CONFIG_STATUS_RESET     0x00
  93 #define VIRTIO_CONFIG_STATUS_ACK       0x01
  94 #define VIRTIO_CONFIG_STATUS_DRIVER    0x02
  95 #define VIRTIO_CONFIG_STATUS_DRIVER_OK 0x04
  96 #define VIRTIO_CONFIG_STATUS_FEATURES_OK 0x08
  97 #define VIRTIO_CONFIG_STATUS_FAILED    0x80
  98
  99 /*
 100  * Each virtqueue indirect descriptor list must be physically contiguous.
 101  * To allow us to malloc(9) each list individually, limit the number
 102  * supported to what will fit in one page. With 4KB pages, this is a limit
 103  * of 256 descriptors. If there is ever a need for more, we can switch to
 104  * contigmalloc(9) for the larger allocations, similar to what
 105  * bus_dmamem_alloc(9) does.
 106  *
 107  * Note the sizeof(struct vring_desc) is 16 bytes.
 108  */
 109 #define VIRTIO_MAX_INDIRECT ((int) (PAGE_SIZE / 16))
 110
 111 /* The feature bitmap for virtio net */
 112 #define VIRTIO_NET_F_CSUM       0       /* Host handles pkts w/ partial csum */
 113 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM 1       /* Guest handles pkts w/ partial csum */
 114 #define VIRTIO_NET_F_MAC        5       /* Host has given MAC address. */
 115 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4 7       /* Guest can handle TSOv4 in. */
 116 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6 8       /* Guest can handle TSOv6 in. */
 117 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN  9       /* Guest can handle TSO[6] w/ ECN in. */
 118 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO  10      /* Guest can handle UFO in. */
 119 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4  11      /* Host can handle TSOv4 in. */
 120 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6  12      /* Host can handle TSOv6 in. */
 121 #define VIRTIO_NET_F_HOST_ECN   13      /* Host can handle TSO[6] w/ ECN in. */
 122 #define VIRTIO_NET_F_HOST_UFO   14      /* Host can handle UFO in. */
 123 #define VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF  15      /* Host can merge receive buffers. */
 124 #define VIRTIO_NET_F_STATUS     16      /* virtio_net_config.status available */
 125 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ    17      /* Control channel available */
 126 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_RX    18      /* Control channel RX mode support */
 127 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_VLAN  19      /* Control channel VLAN filtering */
 128 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_RX_EXTRA 20   /* Extra RX mode control support */
 129 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE 21  /* Guest can announce device on the
 130                                          * network */
 131 #define VIRTIO_NET_F_MQ         22      /* Device supports Receive Flow
 132                                          * Steering */
 133 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_MAC_ADDR 23   /* Set MAC address */
 134
 135 /* Do we get callbacks when the ring is completely used, even if we've
 136  * suppressed them? */
 137 #define VIRTIO_F_NOTIFY_ON_EMPTY        24
 138
 139 /* Can the device handle any descriptor layout? */
 140 #define VIRTIO_F_ANY_LAYOUT             27
 141
 142 /* We support indirect buffer descriptors */
 143 #define VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC     28
 144
 145 #define VIRTIO_F_VERSION_1              32
 146
 147 /*
 148  * Some VirtIO feature bits (currently bits 28 through 31) are
 149  * reserved for the transport being used (eg. virtio_ring), the
 150  * rest are per-device feature bits.
 151  */
 152 #define VIRTIO_TRANSPORT_F_START 28
 153 #define VIRTIO_TRANSPORT_F_END   32
 154
 155 /* The Guest publishes the used index for which it expects an interrupt
 156  * at the end of the avail ring. Host should ignore the avail->flags field. */
 157 /* The Host publishes the avail index for which it expects a kick
 158  * at the end of the used ring. Guest should ignore the used->flags field. */
 159 #define VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX         29
 160
 161 #define VIRTIO_NET_S_LINK_UP    1       /* Link is up */
 162 #define VIRTIO_NET_S_ANNOUNCE   2       /* Announcement is needed */
 163
 164 /*
 165  * Maximum number of virtqueues per device.
 166  */
 167 #define VIRTIO_MAX_VIRTQUEUES 8
 168
 169 /* Common configuration */
 170 #define VIRTIO_PCI_CAP_COMMON_CFG       1
 171 /* Notifications */
 172 #define VIRTIO_PCI_CAP_NOTIFY_CFG       2
 173 /* ISR Status */
 174 #define VIRTIO_PCI_CAP_ISR_CFG          3
 175 /* Device specific configuration */
 176 #define VIRTIO_PCI_CAP_DEVICE_CFG       4
 177 /* PCI configuration access */
 178 #define VIRTIO_PCI_CAP_PCI_CFG          5
 179
 180 /* This is the PCI capability header: */
 181 struct virtio_pci_cap {
 182         uint8_t cap_vndr;               /* Generic PCI field: PCI_CAP_ID_VNDR */
 183         uint8_t cap_next;               /* Generic PCI field: next ptr. */
 184         uint8_t cap_len;                /* Generic PCI field: capability length */
 185         uint8_t cfg_type;               /* Identifies the structure. */
 186         uint8_t bar;                    /* Where to find it. */
 187         uint8_t padding[3];             /* Pad to full dword. */
 188         uint32_t offset;                /* Offset within bar. */
 189         uint32_t length;                /* Length of the structure, in bytes. */
 190 };
 191
 192 struct virtio_pci_notify_cap {
 193         struct virtio_pci_cap cap;
 194         uint32_t notify_off_multiplier; /* Multiplier for queue_notify_off. */
 195 };
 196
 197 /* Fields in VIRTIO_PCI_CAP_COMMON_CFG: */
 198 struct virtio_pci_common_cfg {
 199         /* About the whole device. */
 200         uint32_t device_feature_select; /* read-write */
 201         uint32_t device_feature;        /* read-only */
 202         uint32_t guest_feature_select;  /* read-write */
 203         uint32_t guest_feature;         /* read-write */
 204         uint16_t msix_config;           /* read-write */
 205         uint16_t num_queues;            /* read-only */
 206         uint8_t device_status;          /* read-write */
 207         uint8_t config_generation;      /* read-only */
 208
 209         /* About a specific virtqueue. */
 210         uint16_t queue_select;          /* read-write */
 211         uint16_t queue_size;            /* read-write, power of 2. */
 212         uint16_t queue_msix_vector;     /* read-write */
 213         uint16_t queue_enable;          /* read-write */
 214         uint16_t queue_notify_off;      /* read-only */
 215         uint32_t queue_desc_lo;         /* read-write */
 216         uint32_t queue_desc_hi;         /* read-write */
 217         uint32_t queue_avail_lo;        /* read-write */
 218         uint32_t queue_avail_hi;        /* read-write */
 219         uint32_t queue_used_lo;         /* read-write */
 220         uint32_t queue_used_hi;         /* read-write */
 221 };
 222
 223 struct virtio_hw;
 224
 225 struct virtio_pci_ops {
 226         void (*read_dev_cfg)(struct virtio_hw *hw, size_t offset,
 227                              void *dst, int len);
 228         void (*write_dev_cfg)(struct virtio_hw *hw, size_t offset,
 229                               const void *src, int len);
 230         void (*reset)(struct virtio_hw *hw);
 231
 232         uint8_t (*get_status)(struct virtio_hw *hw);
 233         void    (*set_status)(struct virtio_hw *hw, uint8_t status);
 234
 235         uint64_t (*get_features)(struct virtio_hw *hw);
 236         void     (*set_features)(struct virtio_hw *hw, uint64_t features);
 237
 238         uint8_t (*get_isr)(struct virtio_hw *hw);
 239
 240         uint16_t (*set_config_irq)(struct virtio_hw *hw, uint16_t vec);
 241
 242         uint16_t (*get_queue_num)(struct virtio_hw *hw, uint16_t queue_id);
 243         void (*setup_queue)(struct virtio_hw *hw, struct virtqueue *vq);
 244         void (*del_queue)(struct virtio_hw *hw, struct virtqueue *vq);
 245         void (*notify_queue)(struct virtio_hw *hw, struct virtqueue *vq);
 246 };
 247
 248 struct virtio_net_config;
 249
 250 struct virtio_hw {
 251         struct virtqueue *cvq;
 252         uint32_t    io_base;
 253         uint64_t    guest_features;
 254         uint32_t    max_tx_queues;
 255         uint32_t    max_rx_queues;
 256         uint16_t    vtnet_hdr_size;
 257         uint8_t     vlan_strip;
 258         uint8_t     use_msix;
 259         uint8_t     started;
 260         uint8_t     modern;
 261         uint8_t     mac_addr[ETHER_ADDR_LEN];
 262         uint32_t    notify_off_multiplier;
 263         uint8_t     *isr;
 264         uint16_t    *notify_base;
 265         struct rte_pci_device *dev;
 266         struct virtio_pci_common_cfg *common_cfg;
 267         struct virtio_net_config *dev_cfg;
 268         const struct virtio_pci_ops *vtpci_ops;
 269 };
 270
 271 /*
 272  * This structure is just a reference to read
 273  * net device specific config space; it just a chodu structure
 274  *
 275  */
 276 struct virtio_net_config {
 277         /* The config defining mac address (if VIRTIO_NET_F_MAC) */
 278         uint8_t    mac[ETHER_ADDR_LEN];
 279         /* See VIRTIO_NET_F_STATUS and VIRTIO_NET_S_* above */
 280         uint16_t   status;
 281         uint16_t   max_virtqueue_pairs;
 282 } __attribute__((packed));
 283
 284 /*
 285  * The remaining space is defined by each driver as the per-driver
 286  * configuration space.
 287  */
 288 #define VIRTIO_PCI_CONFIG(hw) (((hw)->use_msix) ? 24 : 20)
 289
 290 /*
 291  * How many bits to shift physical queue address written to QUEUE_PFN.
 292  * 12 is historical, and due to x86 page size.
 293  */
 294 #define VIRTIO_PCI_QUEUE_ADDR_SHIFT 12
 295
 296 /* The alignment to use between consumer and producer parts of vring. */
 297 #define VIRTIO_PCI_VRING_ALIGN 4096
 298
 299 #ifdef __FreeBSD__
 300
 301 static inline void
 302 outb_p(unsigned char data, unsigned int port)
 303 {
 304
 305         outb(port, (u_char)data);
 306 }
 307
 308 static inline void
 309 outw_p(unsigned short data, unsigned int port)
 310 {
 311         outw(port, (u_short)data);
 312 }
 313
 314 static inline void
 315 outl_p(unsigned int data, unsigned int port)
 316 {
 317         outl(port, (u_int)data);
 318 }
 319 #endif
 320
 321 #define VIRTIO_PCI_REG_ADDR(hw, reg) \
 322         (unsigned short)((hw)->io_base + (reg))
 323
 324 #define VIRTIO_READ_REG_1(hw, reg) \
 325         inb((VIRTIO_PCI_REG_ADDR((hw), (reg))))
 326 #define VIRTIO_WRITE_REG_1(hw, reg, value) \
 327         outb_p((unsigned char)(value), (VIRTIO_PCI_REG_ADDR((hw), (reg))))
 328
 329 #define VIRTIO_READ_REG_2(hw, reg) \
 330         inw((VIRTIO_PCI_REG_ADDR((hw), (reg))))
 331 #define VIRTIO_WRITE_REG_2(hw, reg, value) \
 332         outw_p((unsigned short)(value), (VIRTIO_PCI_REG_ADDR((hw), (reg))))
 333
 334 #define VIRTIO_READ_REG_4(hw, reg) \
 335         inl((VIRTIO_PCI_REG_ADDR((hw), (reg))))
 336 #define VIRTIO_WRITE_REG_4(hw, reg, value) \
 337         outl_p((unsigned int)(value), (VIRTIO_PCI_REG_ADDR((hw), (reg))))
 338
 339 static inline int
 340 vtpci_with_feature(struct virtio_hw *hw, uint64_t bit)
 341 {
 342         return (hw->guest_features & (1ULL << bit)) != 0;
 343 }
 344
 345 /*
 346  * Function declaration from virtio_pci.c
 347  */
 348 int vtpci_init(struct rte_pci_device *, struct virtio_hw *);
 349 void vtpci_reset(struct virtio_hw *);
 350
 351 void vtpci_reinit_complete(struct virtio_hw *);
 352
 353 uint8_t vtpci_get_status(struct virtio_hw *);
 354 void vtpci_set_status(struct virtio_hw *, uint8_t);
 355
 356 uint64_t vtpci_negotiate_features(struct virtio_hw *, uint64_t);
 357
 358 void vtpci_write_dev_config(struct virtio_hw *, size_t, const void *, int);
 359
 360 void vtpci_read_dev_config(struct virtio_hw *, size_t, void *, int);
 361
 362 uint8_t vtpci_isr(struct virtio_hw *);
 363
 364 uint16_t vtpci_irq_config(struct virtio_hw *, uint16_t);
 365
 366 #endif /* _VIRTIO_PCI_H_ */