palacios/src/devices/lnx_virtio_nic.c

   1 /*
   2  * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   3  * by the V3VEE Project with funding from the United States National
   4  * Science Foundation and the Department of Energy.
   5  *
   6  * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   7  * and the University of New Mexico.  You can find out more at
   8  * http://www.v3vee.org
   9  *
  10  * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2008, Lei Xia <lxia@northwestern.edu>
  12  * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  13  * All rights reserved.
  14  *
  15  * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  16  *                Lei Xia <lxia@northwestern.edu>
  17  *
  18  *
  19  * This is free software.  You are permitted to use,
  20  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  21  */
  22
  23 #include <palacios/vmm.h>
  24 #include <palacios/vmm_dev_mgr.h>
  25 #include <devices/lnx_virtio_pci.h>
  26 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  27 #include <palacios/vmm_sprintf.h>
  28
  29 #include <devices/pci.h>
  30
  31
  32 #ifndef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
  33 #undef PrintDebug
  34 #define PrintDebug(fmt, args...)
  35 #endif
  36
  37 /* The feature bitmap for virtio net */
  38 #define VIRTIO_NET_F_CSUM       0       /* Host handles pkts w/ partial csum */
  39 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM 1       /* Guest handles pkts w/ partial csum */
  40 #define VIRTIO_NET_F_MAC        5       /* Host has given MAC address. */
  41 #define VIRTIO_NET_F_GSO        6       /* Host handles pkts w/ any GSO type */
  42 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4 7       /* Guest can handle TSOv4 in. */
  43 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6 8       /* Guest can handle TSOv6 in. */
  44 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN  9       /* Guest can handle TSO[6] w/ ECN in. */
  45 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO  10      /* Guest can handle UFO in. */
  46 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4  11      /* Host can handle TSOv4 in. */
  47 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6  12      /* Host can handle TSOv6 in. */
  48 #define VIRTIO_NET_F_HOST_ECN   13      /* Host can handle TSO[6] w/ ECN in. */
  49 #define VIRTIO_NET_F_HOST_UFO   14      /* Host can handle UFO in. */
  50 #define VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF  15      /* Host can merge receive buffers. */
  51 #define VIRTIO_NET_F_STATUS     16      /* virtio_net_config.status available */
  52 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ    17      /* Control channel available */
  53 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_RX    18      /* Control channel RX mode support */
  54 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_VLAN  19      /* Control channel VLAN filtering */
  55 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_RX_EXTRA 20   /* Extra RX mode control support */
  56 #define VIRTIO_NET_S_LINK_UP    1       /* Link is up */
  57
  58 /* Maximum packet size we can receive from tap device: header + 64k */
  59 #define VIRTIO_NET_MAX_BUFSIZE (sizeof(struct virtio_net_hdr) + (64 << 10))
  60
  61 struct virtio_net_hdr {
  62         uint8_t flags;
  63
  64 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE         0       /* Not a GSO frame */
  65         uint8_t gso_type;
  66
  67         uint16_t hdr_len;               /* Ethernet + IP + tcp/udp hdrs */
  68         uint16_t gso_size;              /* Bytes to append to hdr_len per frame */
  69         uint16_t csum_start;    /* Position to start checksumming from */
  70         uint16_t csum_offset;   /* Offset after that to place checksum */
  71 }__attribute__((packed));
  72
  73
  74 #define QUEUE_SIZE 256
  75 #define CTRL_QUEUE_SIZE 64
  76 #define ETH_ALEN 6
  77
  78 struct virtio_net_config
  79 {
  80     uint8_t mac[ETH_ALEN]; //VIRTIO_NET_F_MAC
  81     uint16_t status;
  82 } __attribute__((packed));
  83
  84 struct virtio_dev_state {
  85     struct vm_device * pci_bus;
  86     struct list_head dev_list;
  87     struct guest_info * vm;
  88 };
  89
  90 struct virtio_net_state {
  91     struct virtio_net_config net_cfg;
  92     struct virtio_config virtio_cfg;
  93
  94     struct pci_device * pci_dev;
  95     int io_range_size;
  96
  97     struct virtio_queue rx_vq;   //index 0, rvq in Linux virtio driver, handle packet to guest
  98     struct virtio_queue tx_vq;   //index 1, svq in Linux virtio driver, handle packet from guest
  99     struct virtio_queue ctrl_vq; //index 2, ctrol info from guest
 100
 101     struct v3_dev_net_ops * net_ops;
 102
 103     void * backend_data;
 104     struct virtio_dev_state * virtio_dev;
 105     struct list_head dev_link;
 106 };
 107
 108 #if 1
 109 //Temporarly for debug
 110 static void print_packet(uchar_t *pkt, int size) {
 111     PrintDebug("Virtio Nic: print_data_packet: size: %d\n", size);
 112     v3_hexdump(pkt, size, NULL, 0);
 113 }
 114
 115 static struct virtio_net_state *temp_net_states[3];
 116 static int net_idx = 0;
 117
 118 static int __virtio_dev_send(uchar_t * buf, uint32_t size, void *private_data);
 119
 120 static int send(uint8_t * buf, uint32_t count, void * private_data, struct vm_device *dest_dev)
 121 {
 122    PrintDebug("Virito NIC: In sending stub, guest %p\n", private_data);
 123    print_packet(buf, count);
 124    struct virtio_net_state *virtio_state = (struct virtio_net_state *)private_data;
 125
 126    if (virtio_state == temp_net_states[0])
 127        __virtio_dev_send(buf, count, temp_net_states[1]);
 128
 129    if (virtio_state == temp_net_states[1]){ //return a RARP packet
 130        __virtio_dev_send(buf, count, temp_net_states[0]);
 131    }
 132
 133    return count;
 134 }
 135
 136 static int receive(uint8_t * buf, uint32_t count, void * private_data, struct vm_device *src_dev)
 137 {
 138     PrintDebug("Virito NIC: In receiveing stub\n");
 139
 140     return 0;
 141 }
 142
 143 #endif
 144
 145 static int virtio_free(struct vm_device * dev)
 146 {
 147
 148     return -1;
 149 }
 150
 151 static int virtio_reset(struct virtio_net_state * virtio)
 152 {
 153     virtio->rx_vq.ring_desc_addr = 0;
 154     virtio->rx_vq.ring_avail_addr = 0;
 155     virtio->rx_vq.ring_used_addr = 0;
 156     virtio->rx_vq.pfn = 0;
 157     virtio->rx_vq.cur_avail_idx = 0;
 158
 159     virtio->tx_vq.ring_desc_addr = 0;
 160     virtio->tx_vq.ring_avail_addr = 0;
 161     virtio->tx_vq.ring_used_addr = 0;
 162     virtio->tx_vq.pfn = 0;
 163     virtio->tx_vq.cur_avail_idx = 0;
 164
 165     virtio->ctrl_vq.ring_desc_addr = 0;
 166     virtio->ctrl_vq.ring_avail_addr = 0;
 167     virtio->ctrl_vq.ring_used_addr = 0;
 168     virtio->ctrl_vq.pfn = 0;
 169     virtio->ctrl_vq.cur_avail_idx = 0;
 170
 171     virtio->virtio_cfg.host_features = 0;
 172     //virtio->virtio_cfg.status = VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
 173     virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 174
 175     return 0;
 176 }
 177
 178
 179 //sending guest's packet to network sink
 180 static int pkt_write(struct virtio_net_state * virtio, struct vring_desc * buf_desc)
 181 {
 182     //struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)dev->private_data;
 183     uint8_t * buf = NULL;
 184     uint32_t len = buf_desc->length;
 185
 186     PrintDebug("Virtio NIC: Handling Virtio Write, net_state: %p\n", virtio);
 187
 188     if (guest_pa_to_host_va(virtio->virtio_dev->vm, buf_desc->addr_gpa, (addr_t *)&(buf)) == -1) {
 189         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 190         return -1;
 191     }
 192
 193     PrintDebug("Length=%d\n", buf_desc->length);
 194     PrintDebug("Buffer Descriptor (ptr=%p) gpa=%p, len=%d, flags=%x, next=%d, buf address: %p, send address: %p\n", buf_desc,
 195                (void *)(buf_desc->addr_gpa), buf_desc->length, buf_desc->flags, buf_desc->next, buf, virtio->net_ops->send);
 196
 197     if (virtio->net_ops->send(buf, len, (void *)virtio, NULL) == -1) {
 198         return -1;
 199     }
 200
 201     return 0;
 202 }
 203
 204
 205 static int build_receive_header(struct virtio_net_hdr * hdr, const void * buf, int raw) {
 206     hdr->flags = 0;
 207
 208     if (!raw) {
 209         memcpy(hdr, buf, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 210     } else {
 211         memset(hdr, 0, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 212     }
 213
 214     return 0;
 215 }
 216
 217
 218 //sending guest's packet to network sink
 219 static int copy_data_to_desc(struct virtio_net_state * virtio_state, struct vring_desc * desc, uchar_t * buf, uint_t buf_len)
 220 {
 221     uint32_t len;
 222     uint8_t * desc_buf = NULL;
 223
 224     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, desc->addr_gpa, (addr_t *)&(desc_buf)) == -1) {
 225         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 226         return -1;
 227     }
 228
 229     len = (desc->length < buf_len)?desc->length:buf_len;
 230
 231     memcpy(desc_buf, buf, len);
 232
 233     PrintDebug("Length=%d\n", len);
 234
 235     return len;
 236 }
 237
 238
 239 //send data to guest
 240 static int send_pkt_to_guest(struct virtio_net_state * virtio, uchar_t * buf, uint_t size, int raw, void * private_data)
 241 {
 242     struct virtio_queue * q = &(virtio->rx_vq);
 243     struct virtio_net_hdr hdr;
 244     uint32_t hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 245     uint32_t data_len = size;
 246     uint32_t offset = 0;
 247
 248     PrintDebug("VIRTIO NIC:  Handle RX: cur_index=%d (mod=%d), avail_index=%d\n",
 249                q->cur_avail_idx, q->cur_avail_idx % q->queue_size, q->avail->index);
 250
 251     PrintDebug("VIRTIO NIC:  sending packet to net_state %p, size:%d", virtio, size);
 252
 253     if (!raw) {
 254         data_len -= hdr_len;
 255     }
 256
 257     build_receive_header(&hdr, buf, 1);
 258
 259     //queue is not set yet
 260     if (q->ring_avail_addr == 0) {
 261         PrintError("Queue is not set\n");
 262         return -1;
 263     }
 264
 265
 266     if (q->cur_avail_idx < q->avail->index) {
 267         addr_t hdr_addr = 0;
 268         uint16_t hdr_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 269         uint16_t buf_idx = 0;
 270         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 271
 272         PrintDebug("Descriptor index=%d\n", q->cur_avail_idx % q->queue_size);
 273
 274         hdr_desc = &(q->desc[hdr_idx]);
 275
 276         PrintDebug("Header Descriptor (ptr=%p) gpa=%p, len=%d, flags=%x, next=%d\n", hdr_desc,
 277                    (void *)(hdr_desc->addr_gpa), hdr_desc->length, hdr_desc->flags, hdr_desc->next);
 278
 279         if (guest_pa_to_host_va(virtio->virtio_dev->vm, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 280             PrintError("Could not translate receive buffer address\n");
 281             return -1;
 282         }
 283
 284         //copy header to the header descriptor
 285         memcpy((void *)hdr_addr, &hdr, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 286
 287         //Zheng 01/02/2010: zero payload
 288         if (offset >= data_len) {
 289             hdr_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 290         }
 291
 292         //copy data to the next descriptors
 293         //Zheng 01/02/2010: put data into the next descriptor, rather than 0!
 294         for (buf_idx = hdr_desc->next; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 295         //      for (buf_idx = 0; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 296             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[buf_idx]);
 297             uint32_t len = 0;
 298
 299             //Zheng 01/02/2010: commented this - we need to check
 300             //       if there still is some data left
 301             //buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 302
 303
 304             PrintError("JACK: copying packet to up desc (len = %d)\n", data_len - offset);
 305             v3_hexdump(buf + offset, data_len - offset, NULL, 0);
 306
 307             len = copy_data_to_desc(virtio, buf_desc, buf + offset, data_len - offset);
 308
 309             offset += len;
 310
 311             //Zheng 01/02/2010: check if there still is some data left
 312             if (offset < data_len) {
 313                 buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 314             }
 315
 316             buf_desc->length = len;  // TODO: do we need this?
 317             PrintError("JACK: setting buffer descriptor length to %d)\n", buf_desc->length);
 318         }
 319
 320
 321         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 322         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].length = data_len + hdr_len; // This should be the total length of data sent to guest (header+pkt_data)
 323
 324         q->used->index++;
 325         q->cur_avail_idx++;
 326     }
 327
 328     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 329         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio->pci_dev->config_header.intr_line);
 330         v3_pci_raise_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 331         virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 332     }
 333
 334
 335     PrintError("\n\n\n\n");
 336     return offset;
 337 }
 338
 339
 340 // TODO:
 341 int virtio_send(struct guest_info * vm, char *dev_name, uchar_t * buf, uint_t size) {
 342     struct vm_device * virtio_dev = v3_find_dev(vm, dev_name);
 343
 344     // TODO: how to get virtio net state from device??
 345     // this is not right now
 346     struct virtio_net_state * virtio_state = (struct virtio_net_state *)virtio_dev->private_data;
 347
 348     return send_pkt_to_guest(virtio_state, buf, size, 1, NULL);
 349 }
 350
 351
 352 static int __virtio_dev_send(uchar_t * buf, uint32_t size, void *private_data) {
 353     struct virtio_net_state *virtio_state = (struct virtio_net_state *)private_data;
 354
 355     return send_pkt_to_guest(virtio_state, buf, size, 1, NULL);
 356 }
 357
 358 static int get_desc_count(struct virtio_queue * q, int index) {
 359     struct vring_desc * tmp_desc = &(q->desc[index]);
 360     int cnt = 1;
 361
 362     while (tmp_desc->flags & VIRTIO_NEXT_FLAG) {
 363         tmp_desc = &(q->desc[tmp_desc->next]);
 364         cnt++;
 365     }
 366
 367     return cnt;
 368 }
 369
 370
 371 static int handle_ctrl(struct virtio_net_state * dev) {
 372     return 0;
 373 }
 374
 375 //get packet from guest
 376 static int handle_pkt_tx(struct virtio_net_state * virtio_state)
 377 {
 378     //struct virtio_net_state *virtio = (struct virtio_net_state *)dev->private_data;
 379     struct virtio_queue * q = &(virtio_state->tx_vq);
 380
 381     PrintDebug("VIRTIO NIC pkt_tx: cur_index=%d (mod=%d), avail_index=%d\n",
 382                q->cur_avail_idx, q->cur_avail_idx % q->queue_size, q->avail->index);
 383
 384     struct virtio_net_hdr * hdr = NULL;
 385
 386     while (q->cur_avail_idx < q->avail->index) {
 387         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 388         addr_t hdr_addr = 0;
 389         uint16_t desc_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 390         int desc_cnt = get_desc_count(q, desc_idx);
 391         uint32_t req_len = 0;
 392         int i = 0;
 393
 394         PrintDebug("Descriptor Count=%d, index=%d\n", desc_cnt, q->cur_avail_idx % q->queue_size);
 395
 396         hdr_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 397
 398         PrintDebug("Header Descriptor (ptr=%p) gpa=%p, len=%d, flags=%x, next=%d\n", hdr_desc,
 399                    (void *)(hdr_desc->addr_gpa), hdr_desc->length, hdr_desc->flags, hdr_desc->next);
 400
 401         if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 402             PrintError("Could not translate block header address\n");
 403             return -1;
 404         }
 405
 406         //memcpy(&hdr, (void *)hdr_addr, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 407         hdr = (struct virtio_net_hdr*)hdr_addr;
 408
 409         PrintDebug("NIC Op Hdr (ptr=%p) header len =%x\n", (void *)hdr_addr, (int)hdr->hdr_len);
 410
 411         desc_idx = hdr_desc->next;
 412
 413         for (i = 0; i < desc_cnt - 1; i++) {
 414             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 415
 416             PrintDebug("Buffer Descriptor (ptr=%p) gpa=%p, len=%d, flags=%x, next=%d\n", buf_desc,
 417                        (void *)(buf_desc->addr_gpa), buf_desc->length, buf_desc->flags, buf_desc->next);
 418
 419             if (pkt_write(virtio_state, buf_desc) == -1) {
 420                 PrintError("Error handling nic operation\n");
 421                 return -1;
 422             }
 423
 424             req_len += buf_desc->length;
 425             desc_idx = buf_desc->next;
 426         }
 427
 428         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 429         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].length = req_len; // What do we set this to????
 430
 431         q->used->index++;
 432         q->cur_avail_idx++;
 433     }
 434
 435     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 436         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio_state->pci_dev->config_header.intr_line);
 437         v3_pci_raise_irq(virtio_state->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio_state->pci_dev);
 438         virtio_state->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 439     }
 440
 441     return 0;
 442 }
 443
 444
 445 static int virtio_setup_queue(struct virtio_net_state * virtio_state, struct virtio_queue * queue, addr_t pfn, addr_t page_addr) {
 446     queue->pfn = pfn;
 447
 448     queue->ring_desc_addr = page_addr;
 449     queue->ring_avail_addr = page_addr + (queue->queue_size * sizeof(struct vring_desc));
 450     queue->ring_used_addr = ((queue->ring_avail_addr) +
 451                              (sizeof(struct vring_avail)) +
 452                              (queue->queue_size * sizeof(uint16_t)));
 453
 454     // round up to next page boundary.
 455     queue->ring_used_addr = (queue->ring_used_addr + 0xfff) & ~0xfff;
 456
 457     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, queue->ring_desc_addr, (addr_t *)&(queue->desc)) == -1) {
 458         PrintError("Could not translate ring descriptor address\n");
 459          return -1;
 460     }
 461
 462
 463     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, queue->ring_avail_addr, (addr_t *)&(queue->avail)) == -1) {
 464         PrintError("Could not translate ring available address\n");
 465         return -1;
 466     }
 467
 468
 469     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, queue->ring_used_addr, (addr_t *)&(queue->used)) == -1) {
 470         PrintError("Could not translate ring used address\n");
 471         return -1;
 472     }
 473
 474     PrintDebug("RingDesc_addr=%p, Avail_addr=%p, Used_addr=%p\n",
 475                (void *)(queue->ring_desc_addr),
 476                (void *)(queue->ring_avail_addr),
 477                (void *)(queue->ring_used_addr));
 478
 479     PrintDebug("RingDesc=%p, Avail=%p, Used=%p\n",
 480                queue->desc, queue->avail, queue->used);
 481
 482     return 0;
 483 }
 484
 485
 486
 487 static int virtio_io_write(uint16_t port, void * src, uint_t length, void * private_data)
 488 {
 489     //struct vm_device * dev = (struct vm_device *)private_data;
 490     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 491     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 492
 493
 494     PrintDebug("VIRTIO NIC %p Write for port %d (index=%d) len=%d, value=%x\n", private_data,
 495                port, port_idx,  length, *(uint32_t *)src);
 496
 497
 498     switch (port_idx) {
 499         case GUEST_FEATURES_PORT:
 500             if (length != 4) {
 501                 PrintError("Illegal write length for guest features\n");
 502                 return -1;
 503             }
 504
 505             virtio->virtio_cfg.guest_features = *(uint32_t *)src;
 506             PrintDebug("Setting Guest Features to %x\n", virtio->virtio_cfg.guest_features);
 507
 508             break;
 509         case VRING_PG_NUM_PORT:
 510
 511             if (length != 4) {
 512                 PrintError("Illegal write length for page frame number\n");
 513                 return -1;
 514             }
 515
 516             addr_t pfn = *(uint32_t *)src;
 517             addr_t page_addr = (pfn << VIRTIO_PAGE_SHIFT);
 518             uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 519
 520             switch (queue_idx) {
 521                 case 0:
 522                     virtio_setup_queue(virtio, &virtio->rx_vq, pfn, page_addr);
 523                     break;
 524                 case 1:
 525                     virtio_setup_queue(virtio, &virtio->tx_vq, pfn, page_addr);
 526                     break;
 527                 case 2:
 528                     virtio_setup_queue(virtio, &virtio->ctrl_vq, pfn, page_addr);
 529                     break;
 530
 531                 default:
 532                     break;
 533             }
 534
 535             break;
 536         case VRING_Q_SEL_PORT:
 537             virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector = *(uint16_t *)src;
 538
 539             if (virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector > 2) {
 540                 PrintError("Virtio NIC device only uses 3 queue, selected %d\n",
 541                            virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector);
 542                 return -1;
 543             }
 544
 545             break;
 546         case VRING_Q_NOTIFY_PORT:
 547             {
 548                 uint16_t queue_idx = *(uint16_t *)src;
 549
 550                 PrintDebug("Handling Kick\n");
 551
 552                 if (queue_idx == 0){
 553                     PrintError("receive queue notification\n");
 554                 } else if (queue_idx == 1){
 555                     if (handle_pkt_tx(virtio) == -1) {
 556                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 557                         return -1;
 558                     }
 559                 } else if (queue_idx == 2){
 560                     if (handle_ctrl(virtio) == -1) {
 561                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 562                         return -1;
 563                     }
 564                 } else {
 565                     PrintError("Virtio NIC device only uses 3 queue, selected %d\n",
 566                                queue_idx);
 567                 }
 568
 569                 break;
 570             }
 571         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 572             virtio->virtio_cfg.status = *(uint8_t *)src;
 573
 574             if (virtio->virtio_cfg.status == 0) {
 575                 PrintDebug("Resetting device\n");
 576                 virtio_reset(virtio);
 577             }
 578
 579             break;
 580
 581         case VIRTIO_ISR_PORT:
 582             virtio->virtio_cfg.pci_isr = *(uint8_t *)src;
 583             break;
 584         default:
 585             return -1;
 586             break;
 587     }
 588
 589     return length;
 590 }
 591
 592
 593 static int virtio_io_read(uint16_t port, void * dst, uint_t length, void * private_data)
 594 {
 595    //struct vm_device * dev = (struct vm_device *)private_data;
 596     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 597     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 598     uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 599
 600     PrintDebug("Virtio NIC %p: Read  for port %d (index =%d), length=%d", private_data,
 601                port, port_idx, length);
 602
 603     switch (port_idx) {
 604         case HOST_FEATURES_PORT:
 605             if (length != 4) {
 606                 PrintError("Illegal read length for host features\n");
 607                 return -1;
 608             }
 609
 610             *(uint32_t *)dst = virtio->virtio_cfg.host_features;
 611
 612             PrintDebug("value=0x%x\n", *(uint32_t *)dst);
 613
 614             break;
 615         case VRING_PG_NUM_PORT:
 616
 617             if (length != 4) {
 618                 PrintError("Illegal read length for page frame number\n");
 619                 return -1;
 620             }
 621
 622             switch (queue_idx) {
 623                 case 0:
 624                     *(uint32_t *)dst = virtio->rx_vq.pfn;
 625                     break;
 626                 case 1:
 627                     *(uint32_t *)dst = virtio->tx_vq.pfn;
 628                     break;
 629                 case 2:
 630                     *(uint32_t *)dst = virtio->ctrl_vq.pfn;
 631                     break;
 632                 default:
 633                     break;
 634             }
 635
 636             PrintDebug(", value=0x%x\n", *(uint32_t *)dst);
 637
 638             break;
 639         case VRING_SIZE_PORT:
 640
 641             if (length != 2) {
 642                 PrintError("Illegal read length for vring size\n");
 643                 return -1;
 644             }
 645
 646             switch (queue_idx) {
 647                 case 0:
 648                     *(uint16_t *)dst = virtio->rx_vq.queue_size;
 649                     break;
 650                 case 1:
 651                     *(uint16_t *)dst = virtio->tx_vq.queue_size;
 652                     break;
 653                 case 2:
 654                     *(uint16_t *)dst = virtio->ctrl_vq.queue_size;
 655                     break;
 656                 default:
 657                     break;
 658             }
 659
 660             PrintDebug("queue index: %d, value=0x%x\n", (int)queue_idx, *(uint16_t *)dst);
 661
 662             break;
 663         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 664
 665             if (length != 1) {
 666                 PrintError("Illegal read length for status\n");
 667                 return -1;
 668             }
 669
 670             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.status;
 671
 672             PrintDebug(", value=0x%x\n", *(uint8_t *)dst);
 673             break;
 674
 675         case VIRTIO_ISR_PORT:
 676             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.pci_isr;
 677             virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 678             v3_pci_lower_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 679
 680             PrintDebug(", value=0x%x\n", *(uint8_t *)dst);
 681
 682             break;
 683
 684         default:
 685             PrintError("Virtio NIC: Read of Unhandled Virtio Read\n");
 686             return -1;
 687     }
 688
 689     return length;
 690 }
 691
 692
 693 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 694     .free = virtio_free,
 695     .reset = NULL,
 696     .start = NULL,
 697     .stop = NULL,
 698 };
 699
 700
 701 static int register_dev(struct virtio_dev_state * virtio, struct virtio_net_state * net_state)
 702 {
 703     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 704     struct v3_pci_bar bars[6];
 705     int num_ports = sizeof(struct virtio_config);
 706     int tmp_ports = num_ports;
 707     int i;
 708
 709     // This gets the number of ports, rounded up to a power of 2
 710     net_state->io_range_size = 1; // must be a power of 2
 711
 712     while (tmp_ports > 0) {
 713         tmp_ports >>= 1;
 714         net_state->io_range_size <<= 1;
 715     }
 716
 717     // this is to account for any low order bits being set in num_ports
 718     // if there are none, then num_ports was already a power of 2 so we shift right to reset it
 719     if ((num_ports & ((net_state->io_range_size >> 1) - 1)) == 0) {
 720         net_state->io_range_size >>= 1;
 721     }
 722
 723
 724     for (i = 0; i < 6; i++) {
 725         bars[i].type = PCI_BAR_NONE;
 726     }
 727
 728     PrintDebug("Virtio-NIC io_range_size = %d\n", net_state->io_range_size);
 729
 730     bars[0].type = PCI_BAR_IO;
 731     bars[0].default_base_port = -1;
 732     bars[0].num_ports = net_state->io_range_size;
 733
 734     bars[0].io_read = virtio_io_read;
 735     bars[0].io_write = virtio_io_write;
 736     bars[0].private_data = net_state;
 737
 738     pci_dev = v3_pci_register_device(virtio->pci_bus, PCI_STD_DEVICE,
 739                                      0, PCI_AUTO_DEV_NUM, 0,
 740                                      "LNX_VIRTIO_NIC", bars,
 741                                      NULL, NULL, NULL, net_state);
 742
 743     if (!pci_dev) {
 744         PrintError("Virtio NIC: Could not register PCI Device\n");
 745         return -1;
 746     }
 747
 748     PrintDebug("Virtio NIC:  registered to PCI bus\n");
 749
 750     pci_dev->config_header.vendor_id = VIRTIO_VENDOR_ID;
 751     pci_dev->config_header.subsystem_vendor_id = VIRTIO_SUBVENDOR_ID;
 752
 753
 754     pci_dev->config_header.device_id = VIRTIO_NET_DEV_ID;
 755     pci_dev->config_header.class = PCI_CLASS_NETWORK;
 756     pci_dev->config_header.subclass = PCI_NET_SUBCLASS_OTHER;
 757
 758     pci_dev->config_header.subsystem_id = VIRTIO_NET_SUBDEVICE_ID;;
 759
 760     pci_dev->config_header.intr_pin = 1;
 761
 762     pci_dev->config_header.max_latency = 1; // ?? (qemu does it...)
 763
 764
 765     net_state->pci_dev = pci_dev;
 766     //net_state->pci_bus = pci_bus;
 767
 768     net_state->virtio_cfg.host_features = 0; //no features support now
 769
 770     net_state->rx_vq.queue_size = QUEUE_SIZE;
 771     net_state->tx_vq.queue_size = QUEUE_SIZE;
 772     net_state->ctrl_vq.queue_size = CTRL_QUEUE_SIZE;
 773
 774     net_state->virtio_dev = virtio;
 775
 776     virtio_reset(net_state);
 777
 778     return 0;
 779 }
 780
 781
 782
 783 static int connect_fn(struct guest_info * info,
 784                       void * frontend_data,
 785                       struct v3_dev_net_ops * ops,
 786                       v3_cfg_tree_t * cfg,
 787                       void * private_data) {
 788     struct virtio_dev_state * virtio = (struct virtio_dev_state *)frontend_data;
 789     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 790
 791     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 792
 793     register_dev(virtio, net_state);
 794
 795     net_state->net_ops = ops;
 796     net_state->backend_data = private_data;
 797
 798     return 0;
 799 }
 800
 801
 802 static int virtio_init(struct guest_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 803     struct vm_device * pci_bus = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "bus"));
 804     struct virtio_dev_state * virtio_state = NULL;
 805     char * name = v3_cfg_val(cfg, "name");
 806
 807     PrintDebug("Virtio NIC: Initializing VIRTIO Network device: %s\n", name);
 808
 809     if (pci_bus == NULL) {
 810         PrintError("Virtio NIC: VirtIO devices require a PCI Bus");
 811         return -1;
 812     }
 813
 814     virtio_state  = (struct virtio_dev_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_dev_state));
 815     memset(virtio_state, 0, sizeof(struct virtio_dev_state));
 816
 817     INIT_LIST_HEAD(&(virtio_state->dev_list));
 818     virtio_state->pci_bus = pci_bus;
 819     virtio_state->vm = vm;
 820
 821     struct vm_device * dev = v3_allocate_device(name, &dev_ops, virtio_state);
 822     if (v3_attach_device(vm, dev) == -1) {
 823         PrintError("Virtio NIC: Could not attach device %s\n", name);
 824         return -1;
 825     }
 826
 827     if (v3_dev_add_net_frontend(vm, name, connect_fn, (void *)virtio_state) == -1) {
 828         PrintError("Virtio NIC: Could not register %s as net frontend\n", name);
 829         return -1;
 830     }
 831
 832
 833     //for temporary testing, add a backend
 834     #if 1
 835
 836     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 837     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 838
 839     net_state->net_ops = (struct v3_dev_net_ops *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_dev_net_ops));
 840
 841     net_state->net_ops->send = &send;
 842     net_state->net_ops->receive = &receive;
 843
 844     register_dev(virtio_state, net_state);
 845
 846     PrintDebug("Virtio NIC After register Device %s: queue size: %d, %d\n", dev->name,
 847                net_state->rx_vq.queue_size, net_state->tx_vq.queue_size);
 848
 849     temp_net_states[net_idx ++] = net_state;
 850
 851     PrintDebug("Net_states: 0: %p, 1: %p, 2: %p\n", temp_net_states[0], temp_net_states[1], temp_net_states[2]);
 852
 853     #endif
 854
 855     return 0;
 856 }
 857
 858 device_register("LNX_VIRTIO_NIC", virtio_init)
 859