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         int                     access_ok;
 117
 118         /* Physical address of used ring, for logging */
 119         uint64_t                log_guest_addr;
 120
 121         uint16_t                nr_zmbuf;
 122         uint16_t                zmbuf_size;
 123         uint16_t                last_zmbuf_idx;
 124         struct zcopy_mbuf       *zmbufs;
 125         struct zcopy_mbuf_list  zmbuf_list;
 126
 127         struct vring_used_elem  *shadow_used_ring;
 128         uint16_t                shadow_used_idx;
 129         struct vhost_vring_addr ring_addrs;
 130
 131         struct batch_copy_elem  *batch_copy_elems;
 132         uint16_t                batch_copy_nb_elems;
 133
 134         rte_rwlock_t    iotlb_lock;
 135         rte_rwlock_t    iotlb_pending_lock;
 136         struct rte_mempool *iotlb_pool;
 137         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_list;
 138         int                             iotlb_cache_nr;
 139         TAILQ_HEAD(, vhost_iotlb_entry) iotlb_pending_list;
 140 } __rte_cache_aligned;
 141
 142 /* Old kernels have no such macros defined */
 143 #ifndef VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE
 144  #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE 21
 145 #endif
 146
 147 #ifndef VIRTIO_NET_F_MQ
 148  #define VIRTIO_NET_F_MQ                22
 149 #endif
 150
 151 #define VHOST_MAX_VRING                 0x100
 152 #define VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS           0x80
 153
 154 #ifndef VIRTIO_NET_F_MTU
 155  #define VIRTIO_NET_F_MTU 3
 156 #endif
 157
 158 /* Declare IOMMU related bits for older kernels */
 159 #ifndef VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM
 160
 161 #define VIRTIO_F_IOMMU_PLATFORM 33
 162
 163 struct vhost_iotlb_msg {
 164         __u64 iova;
 165         __u64 size;
 166         __u64 uaddr;
 167 #define VHOST_ACCESS_RO      0x1
 168 #define VHOST_ACCESS_WO      0x2
 169 #define VHOST_ACCESS_RW      0x3
 170         __u8 perm;
 171 #define VHOST_IOTLB_MISS           1
 172 #define VHOST_IOTLB_UPDATE         2
 173 #define VHOST_IOTLB_INVALIDATE     3
 174 #define VHOST_IOTLB_ACCESS_FAIL    4
 175         __u8 type;
 176 };
 177
 178 #define VHOST_IOTLB_MSG 0x1
 179
 180 struct vhost_msg {
 181         int type;
 182         union {
 183                 struct vhost_iotlb_msg iotlb;
 184                 __u8 padding[64];
 185         };
 186 };
 187 #endif
 188
 189 /*
 190  * Define virtio 1.0 for older kernels
 191  */
 192 #ifndef VIRTIO_F_VERSION_1
 193  #define VIRTIO_F_VERSION_1 32
 194 #endif
 195
 196 #define VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES  30
 197
 198 /* Features supported by this builtin vhost-user net driver. */
 199 #define VIRTIO_NET_SUPPORTED_FEATURES ((1ULL << VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF) | \
 200                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ) | \
 201                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CTRL_RX) | \
 202                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE) | \
 203                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MQ)      | \
 204                                 (1ULL << VIRTIO_F_VERSION_1)   | \
 205                                 (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)      | \
 206                                 (1ULL << VHOST_USER_F_PROTOCOL_FEATURES) | \
 207                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4) | \
 208                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6) | \
 209                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_CSUM)    | \
 210                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM) | \
 211                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4) | \
 212                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6) | \
 213                                 (1ULL << VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC) | \
 214                                 (1ULL << VIRTIO_NET_F_MTU))
 215
 216
 217 struct guest_page {
 218         uint64_t guest_phys_addr;
 219         uint64_t host_phys_addr;
 220         uint64_t size;
 221 };
 222
 223 /**
 224  * Device structure contains all configuration information relating
 225  * to the device.
 226  */
 227 struct virtio_net {
 228         /* Frontend (QEMU) memory and memory region information */
 229         struct rte_vhost_memory *mem;
 230         uint64_t                features;
 231         uint64_t                protocol_features;
 232         int                     vid;
 233         uint32_t                flags;
 234         uint16_t                vhost_hlen;
 235         /* to tell if we need broadcast rarp packet */
 236         rte_atomic16_t          broadcast_rarp;
 237         uint32_t                nr_vring;
 238         int                     dequeue_zero_copy;
 239         struct vhost_virtqueue  *virtqueue[VHOST_MAX_QUEUE_PAIRS * 2];
 240 #define IF_NAME_SZ (PATH_MAX > IFNAMSIZ ? PATH_MAX : IFNAMSIZ)
 241         char                    ifname[IF_NAME_SZ];
 242         uint64_t                log_size;
 243         uint64_t                log_base;
 244         uint64_t                log_addr;
 245         struct ether_addr       mac;
 246         uint16_t                mtu;
 247
 248         struct vhost_device_ops const *notify_ops;
 249
 250         uint32_t                nr_guest_pages;
 251         uint32_t                max_guest_pages;
 252         struct guest_page       *guest_pages;
 253
 254         int                     slave_req_fd;
 255 } __rte_cache_aligned;
 256
 257
 258 #define VHOST_LOG_PAGE  4096
 259
 260 /*
 261  * Atomically set a bit in memory.
 262  */
 263 static __rte_always_inline void
 264 vhost_set_bit(unsigned int nr, volatile uint8_t *addr)
 265 {
 266         __sync_fetch_and_or_8(addr, (1U << nr));
 267 }
 268
 269 static __rte_always_inline void
 270 vhost_log_page(uint8_t *log_base, uint64_t page)
 271 {
 272         vhost_set_bit(page % 8, &log_base[page / 8]);
 273 }
 274
 275 static __rte_always_inline void
 276 vhost_log_write(struct virtio_net *dev, uint64_t addr, uint64_t len)
 277 {
 278         uint64_t page;
 279
 280         if (likely(((dev->features & (1ULL << VHOST_F_LOG_ALL)) == 0) ||
 281                    !dev->log_base || !len))
 282                 return;
 283
 284         if (unlikely(dev->log_size <= ((addr + len - 1) / VHOST_LOG_PAGE / 8)))
 285                 return;
 286
 287         /* To make sure guest memory updates are committed before logging */
 288         rte_smp_wmb();
 289
 290         page = addr / VHOST_LOG_PAGE;
 291         while (page * VHOST_LOG_PAGE < addr + len) {
 292                 vhost_log_page((uint8_t *)(uintptr_t)dev->log_base, page);
 293                 page += 1;
 294         }
 295 }
 296
 297 static __rte_always_inline void
 298 vhost_log_used_vring(struct virtio_net *dev, struct vhost_virtqueue *vq,
 299                      uint64_t offset, uint64_t len)
 300 {
 301         vhost_log_write(dev, vq->log_guest_addr + offset, len);
 302 }
 303
 304 /* Macros for printing using RTE_LOG */
 305 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_CONFIG RTE_LOGTYPE_USER1
 306 #define RTE_LOGTYPE_VHOST_DATA   RTE_LOGTYPE_USER1
 307
 308 #ifdef RTE_LIBRTE_VHOST_DEBUG
 309 #define VHOST_MAX_PRINT_BUFF 6072
 310 #define LOG_LEVEL RTE_LOG_DEBUG
 311 #define LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) RTE_LOG(DEBUG, log_type, fmt, ##args)
 312 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do { \
 313         char *pkt_addr = (char *)(addr); \
 314         unsigned int index; \
 315         char packet[VHOST_MAX_PRINT_BUFF]; \
 316         \
 317         if ((header)) \
 318                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Header size %d: ", (device->vid), (size)); \
 319         else \
 320                 snprintf(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF, "(%d) Packet size %d: ", (device->vid), (size)); \
 321         for (index = 0; index < (size); index++) { \
 322                 snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), \
 323                         "%02hhx ", pkt_addr[index]); \
 324         } \
 325         snprintf(packet + strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), VHOST_MAX_PRINT_BUFF - strnlen(packet, VHOST_MAX_PRINT_BUFF), "\n"); \
 326         \
 327         LOG_DEBUG(VHOST_DATA, "%s", packet); \
 328 } while (0)
 329 #else
 330 #define LOG_LEVEL RTE_LOG_INFO
 331 #define LOG_DEBUG(log_type, fmt, args...) do {} while (0)
 332 #define PRINT_PACKET(device, addr, size, header) do {} while (0)
 333 #endif
 334
 335 extern uint64_t VHOST_FEATURES;
 336 #define MAX_VHOST_DEVICE        1024
 337 extern struct virtio_net *vhost_devices[MAX_VHOST_DEVICE];
 338
 339 /* Convert guest physical address to host physical address */
 340 static __rte_always_inline phys_addr_t
 341 gpa_to_hpa(struct virtio_net *dev, uint64_t gpa, uint64_t size)
 342 {
 343         uint32_t i;
 344         struct guest_page *page;
 345
 346         for (i = 0; i < dev->nr_guest_pages; i++) {
 347                 page = &dev->guest_pages[i];
 348
 349                 if (gpa >= page->guest_phys_addr &&
 350                     gpa + size < page->guest_phys_addr + page->size) {
 351                         return gpa - page->guest_phys_addr +
 352                                page->host_phys_addr;
 353                 }
 354         }
 355
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 struct virtio_net *get_device(int vid);
 360
 361 int vhost_new_device(void);
 362 void cleanup_device(struct virtio_net *dev, int destroy);
 363 void reset_device(struct virtio_net *dev);
 364 void vhost_destroy_device(int);
 365
 366 int alloc_vring_queue(struct virtio_net *dev, uint32_t vring_idx);
 367
 368 void vhost_set_ifname(int, const char *if_name, unsigned int if_len);
 369 void vhost_enable_dequeue_zero_copy(int vid);
 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 #endif /* _VHOST_NET_CDEV_H_ */