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, Lei Xia <lxia@northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2008, Cui Zheng <cuizheng@cs.unm.edu>
  12  * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  13  * All rights reserved.
  14  *
  15  * Author: Lei Xia <lxia@northwestern.edu>
  16  *             Cui Zheng <cuizheng@cs.unm.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 #include <palacios/vmm_vnet.h>
  29
  30 #include <devices/pci.h>
  31
  32
  33 #ifndef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
  34 #undef PrintDebug
  35 #define PrintDebug(fmt, args...)
  36 #endif
  37
  38 //#define VIRTIO_NIC_PROFILE
  39
  40 /* The feature bitmap for virtio net */
  41 #define VIRTIO_NET_F_CSUM       0       /* Host handles pkts w/ partial csum */
  42 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM 1       /* Guest handles pkts w/ partial csum */
  43 #define VIRTIO_NET_F_MAC        5       /* Host has given MAC address. */
  44 #define VIRTIO_NET_F_GSO        6       /* Host handles pkts w/ any GSO type */
  45 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4 7       /* Guest can handle TSOv4 in. */
  46 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6 8       /* Guest can handle TSOv6 in. */
  47 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN  9       /* Guest can handle TSO[6] w/ ECN in. */
  48 #define VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO  10      /* Guest can handle UFO in. */
  49 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4  11      /* Host can handle TSOv4 in. */
  50 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6  12      /* Host can handle TSOv6 in. */
  51 #define VIRTIO_NET_F_HOST_ECN   13      /* Host can handle TSO[6] w/ ECN in. */
  52 #define VIRTIO_NET_F_HOST_UFO   14      /* Host can handle UFO in. */
  53 #define VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF  15      /* Host can merge receive buffers. */
  54 #define VIRTIO_NET_F_STATUS     16      /* virtio_net_config.status available */
  55 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ    17      /* Control channel available */
  56 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_RX    18      /* Control channel RX mode support */
  57 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_VLAN  19      /* Control channel VLAN filtering */
  58 #define VIRTIO_NET_F_CTRL_RX_EXTRA 20   /* Extra RX mode control support */
  59 #define VIRTIO_NET_S_LINK_UP    1       /* Link is up */
  60
  61 /* Maximum packet size we can receive from tap device: header + 64k */
  62 #define VIRTIO_NET_MAX_BUFSIZE (sizeof(struct virtio_net_hdr) + (64 << 10))
  63
  64 struct virtio_net_hdr {
  65         uint8_t flags;
  66
  67 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE         0       /* Not a GSO frame */
  68         uint8_t gso_type;
  69
  70         uint16_t hdr_len;               /* Ethernet + IP + tcp/udp hdrs */
  71         uint16_t gso_size;              /* Bytes to append to hdr_len per frame */
  72         uint16_t csum_start;    /* Position to start checksumming from */
  73         uint16_t csum_offset;   /* Offset after that to place checksum */
  74 }__attribute__((packed));
  75
  76
  77 #define QUEUE_SIZE 4096
  78 #define CTRL_QUEUE_SIZE 64
  79 #define ETH_ALEN 6
  80
  81 struct virtio_net_config
  82 {
  83     uint8_t mac[ETH_ALEN]; //VIRTIO_NET_F_MAC
  84     uint16_t status;
  85 } __attribute__((packed));
  86
  87 struct virtio_dev_state {
  88     struct vm_device * pci_bus;
  89     struct list_head dev_list;
  90     struct guest_info * vm;
  91 };
  92
  93 struct virtio_net_state {
  94     struct virtio_net_config net_cfg;
  95     struct virtio_config virtio_cfg;
  96
  97     struct pci_device * pci_dev;
  98     int io_range_size;
  99
 100     struct virtio_queue rx_vq;   //index 0, rvq in Linux virtio driver, handle packet to guest
 101     struct virtio_queue tx_vq;   //index 1, svq in Linux virtio driver, handle packet from guest
 102     struct virtio_queue ctrl_vq; //index 2, ctrol info from guest
 103
 104     struct v3_dev_net_ops * net_ops;
 105
 106     void * backend_data;
 107     struct virtio_dev_state * virtio_dev;
 108     struct list_head dev_link;
 109
 110     ulong_t pkt_sent, pkt_recv, pkt_drop;
 111 };
 112
 113
 114 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
 115
 116 static void print_packet(uchar_t *pkt, int size) {
 117     PrintDebug("Virtio Nic: print_data_packet: size: %d\n", size);
 118     v3_hexdump(pkt, size, NULL, 0);
 119 }
 120
 121 #endif
 122
 123 #if 0
 124 //Temporarly for debug
 125
 126 static struct virtio_net_state *temp_net_states[3];
 127 static int net_idx = 0;
 128
 129 static int __virtio_dev_send(uchar_t * buf, uint32_t size, void *private_data);
 130
 131 static int send(uint8_t * buf, uint32_t count, void * private_data, struct vm_device *dest_dev)
 132 {
 133    PrintDebug("Virito NIC: In sending stub, guest %p, count %d\n", private_data, count);
 134
 135 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
 136    print_packet(buf, 20);
 137 #endif
 138
 139    struct virtio_net_state *virtio_state = (struct virtio_net_state *)private_data;
 140
 141    if (virtio_state == temp_net_states[0])
 142        __virtio_dev_send(buf, count, temp_net_states[1]);
 143
 144    if (virtio_state == temp_net_states[1]){ //return a RARP packet
 145        __virtio_dev_send(buf, count, temp_net_states[0]);
 146    }
 147
 148    return count;
 149 }
 150
 151 static int receive(uint8_t * buf, uint32_t count, void * private_data, struct vm_device *src_dev)
 152 {
 153     PrintDebug("Virito NIC: In receiveing stub\n");
 154
 155     return 0;
 156 }
 157
 158 #endif
 159
 160 static int virtio_free(struct vm_device * dev)
 161 {
 162
 163     return -1;
 164 }
 165
 166 static int virtio_reset(struct virtio_net_state * virtio)
 167 {
 168     virtio->rx_vq.ring_desc_addr = 0;
 169     virtio->rx_vq.ring_avail_addr = 0;
 170     virtio->rx_vq.ring_used_addr = 0;
 171     virtio->rx_vq.pfn = 0;
 172     virtio->rx_vq.cur_avail_idx = 0;
 173
 174     virtio->tx_vq.ring_desc_addr = 0;
 175     virtio->tx_vq.ring_avail_addr = 0;
 176     virtio->tx_vq.ring_used_addr = 0;
 177     virtio->tx_vq.pfn = 0;
 178     virtio->tx_vq.cur_avail_idx = 0;
 179
 180     virtio->ctrl_vq.ring_desc_addr = 0;
 181     virtio->ctrl_vq.ring_avail_addr = 0;
 182     virtio->ctrl_vq.ring_used_addr = 0;
 183     virtio->ctrl_vq.pfn = 0;
 184     virtio->ctrl_vq.cur_avail_idx = 0;
 185
 186     virtio->virtio_cfg.host_features = 0;
 187     //virtio->virtio_cfg.status = VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
 188     virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 189
 190     return 0;
 191 }
 192
 193
 194 //sending guest's packet to network sink
 195 static int pkt_write(struct virtio_net_state * virtio, struct vring_desc * buf_desc)
 196 {
 197     //struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)dev->private_data;
 198     uint8_t * buf = NULL;
 199     uint32_t len = buf_desc->length;
 200
 201     PrintDebug("Virtio NIC: Handling Virtio Write, net_state: %p\n", virtio);
 202
 203     if (guest_pa_to_host_va(virtio->virtio_dev->vm, buf_desc->addr_gpa, (addr_t *)&(buf)) == -1) {
 204         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 205         return -1;
 206     }
 207
 208     PrintDebug("Length=%d\n", buf_desc->length);
 209     //PrintDebug("Buffer Descriptor (ptr=%p) gpa=%p, len=%d, flags=%x, next=%d, buf address: %p, send address: %p\n", buf_desc,
 210                //(void *)(buf_desc->addr_gpa), buf_desc->length, buf_desc->flags, buf_desc->next, buf, virtio->net_ops->send);
 211
 212     if (virtio->net_ops->send(buf, len, (void *)virtio, NULL) == -1) {
 213         return -1;
 214     }
 215
 216     return 0;
 217 }
 218
 219
 220 static int build_receive_header(struct virtio_net_hdr * hdr, const void * buf, int raw) {
 221     hdr->flags = 0;
 222
 223     if (!raw) {
 224         memcpy(hdr, buf, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 225     } else {
 226         memset(hdr, 0, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 227     }
 228
 229     return 0;
 230 }
 231
 232
 233 //sending guest's packet to network sink
 234 static int copy_data_to_desc(struct virtio_net_state * virtio_state, struct vring_desc * desc, uchar_t * buf, uint_t buf_len)
 235 {
 236     uint32_t len;
 237     uint8_t * desc_buf = NULL;
 238
 239     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, desc->addr_gpa, (addr_t *)&(desc_buf)) == -1) {
 240         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 241         return -1;
 242     }
 243
 244     len = (desc->length < buf_len)?desc->length:buf_len;
 245     memcpy(desc_buf, buf, len);
 246
 247     return len;
 248 }
 249
 250
 251 //send data to guest
 252 static int send_pkt_to_guest(struct virtio_net_state * virtio, uchar_t * buf, uint_t size, int raw, void * private_data)
 253 {
 254     struct virtio_queue * q = &(virtio->rx_vq);
 255     struct virtio_net_hdr hdr;
 256     uint32_t hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 257     uint32_t data_len = size;
 258     uint32_t offset = 0;
 259
 260     PrintDebug("VIRTIO NIC:  sending packet to virtio nic %p, size:%d", virtio, size);
 261
 262     virtio->pkt_recv ++;
 263
 264     if (!raw) {
 265         data_len -= hdr_len;
 266     }
 267
 268     build_receive_header(&hdr, buf, 1);
 269
 270     //queue is not set yet
 271     if (q->ring_avail_addr == 0) {
 272         PrintError("Queue is not set\n");
 273         return -1;
 274     }
 275
 276     if (q->last_avail_idx > q->avail->index)
 277         q->idx_overflow = true;
 278     q->last_avail_idx = q->avail->index;
 279
 280     if (q->cur_avail_idx < q->avail->index || (q->idx_overflow && q->cur_avail_idx < q->avail->index+65536)){
 281         addr_t hdr_addr = 0;
 282         uint16_t hdr_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 283         uint16_t buf_idx = 0;
 284         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 285
 286         hdr_desc = &(q->desc[hdr_idx]);
 287         if (guest_pa_to_host_va(virtio->virtio_dev->vm, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 288             PrintError("Could not translate receive buffer address\n");
 289             return -1;
 290         }
 291
 292         memcpy((void *)hdr_addr, &hdr, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 293
 294         if (offset >= data_len) {
 295             hdr_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 296         }
 297
 298         for (buf_idx = hdr_desc->next; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 299             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[buf_idx]);
 300             uint32_t len = 0;
 301
 302             len = copy_data_to_desc(virtio, buf_desc, buf + offset, data_len - offset);
 303
 304             offset += len;
 305
 306             if (offset < data_len) {
 307                 buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 308             }
 309
 310             buf_desc->length = len;  // TODO: do we need this?
 311         }
 312
 313         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 314         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)
 315
 316         q->used->index++;
 317
 318         int last_idx = q->cur_avail_idx;
 319         q->cur_avail_idx++;
 320         if (q->cur_avail_idx < last_idx)
 321             q->idx_overflow = false;
 322     } else {
 323         virtio->pkt_drop++;
 324
 325 #ifdef VIRTIO_NIC_PROFILE
 326         PrintError("Virtio NIC: %p, one pkt dropped receieved: %ld, dropped: %ld, sent: %ld curidx: %d, avaiIdx: %d\n", virtio, virtio->pkt_recv, virtio->pkt_drop, virtio->pkt_sent, q->cur_avail_idx, q->avail->index);
 327 #endif
 328     }
 329
 330 #ifdef VIRTIO_NIC_PROFILE
 331     if ((virtio->pkt_recv % 10000) == 0){
 332         PrintError("Virtio NIC: %p, receieved: %ld, dropped: %ld, sent: %ld curidx: %d, avaiIdx: %d\n", virtio, virtio->pkt_recv, virtio->pkt_drop, virtio->pkt_sent, q->cur_avail_idx, q->avail->index);
 333     }
 334 #endif
 335
 336     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 337         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio->pci_dev->config_header.intr_line);
 338         v3_pci_raise_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 339         virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 340     }
 341
 342     return offset;
 343 }
 344
 345
 346 // TODO:
 347 int virtio_send(struct guest_info * vm, char *dev_name, uchar_t * buf, uint_t size) {
 348     struct vm_device * virtio_dev = v3_find_dev(vm, dev_name);
 349
 350     // TODO: how to get virtio net state from device??
 351     // this is not right now
 352     struct virtio_net_state * virtio_state = (struct virtio_net_state *)virtio_dev->private_data;
 353
 354     return send_pkt_to_guest(virtio_state, buf, size, 1, NULL);
 355 }
 356
 357
 358 static int __virtio_dev_send(uchar_t * buf, uint32_t size, void *private_data) {
 359     struct virtio_net_state *virtio_state = (struct virtio_net_state *)private_data;
 360
 361     return send_pkt_to_guest(virtio_state, buf, size, 1, NULL);
 362 }
 363
 364 static int get_desc_count(struct virtio_queue * q, int index) {
 365     struct vring_desc * tmp_desc = &(q->desc[index]);
 366     int cnt = 1;
 367
 368     while (tmp_desc->flags & VIRTIO_NEXT_FLAG) {
 369         tmp_desc = &(q->desc[tmp_desc->next]);
 370         cnt++;
 371     }
 372
 373     return cnt;
 374 }
 375
 376
 377 static int handle_ctrl(struct virtio_net_state * dev) {
 378     return 0;
 379 }
 380
 381 //get packet from guest
 382 static int handle_pkt_tx(struct virtio_net_state * virtio_state)
 383 {
 384     struct virtio_queue * q = &(virtio_state->tx_vq);
 385     struct virtio_net_hdr * hdr = NULL;
 386
 387     virtio_state->pkt_sent ++;
 388
 389     if (q->avail->index < q->last_avail_idx)
 390         q->idx_overflow = true;
 391     q->last_avail_idx = q->avail->index;
 392
 393 #ifdef VIRTIO_NIC_PROFILE
 394     if(virtio_state->pkt_sent % 10000 == 0)
 395         PrintError("Virtio NIC: %p, pkt_sent: %ld curidx: %d, avaiIdx: %d\n", virtio_state, virtio_state->pkt_sent, q->cur_avail_idx, q->avail->index);
 396 #endif
 397
 398     while (q->cur_avail_idx < q->avail->index ||(q->idx_overflow && q->cur_avail_idx < (q->avail->index + 65536))) {
 399         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 400         addr_t hdr_addr = 0;
 401         uint16_t desc_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 402         int desc_cnt = get_desc_count(q, desc_idx);
 403         uint32_t req_len = 0;
 404         int i = 0;
 405
 406         hdr_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 407         if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 408             PrintError("Could not translate block header address\n");
 409             return -1;
 410         }
 411
 412         hdr = (struct virtio_net_hdr*)hdr_addr;
 413         desc_idx = hdr_desc->next;
 414
 415         for (i = 0; i < desc_cnt - 1; i++) {
 416             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 417             if (pkt_write(virtio_state, buf_desc) == -1) {
 418                 PrintError("Error handling nic operation\n");
 419                 return -1;
 420             }
 421
 422             req_len += buf_desc->length;
 423             desc_idx = buf_desc->next;
 424         }
 425
 426         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 427         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].length = req_len; // What do we set this to????
 428
 429         q->used->index++;
 430
 431         int last_idx = q->cur_avail_idx;
 432         q->cur_avail_idx ++;
 433         if (q->cur_avail_idx < last_idx)
 434             q->idx_overflow = false;
 435     }
 436
 437     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 438         v3_pci_raise_irq(virtio_state->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio_state->pci_dev);
 439         virtio_state->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 440     }
 441
 442     return 0;
 443 }
 444
 445
 446 static int virtio_setup_queue(struct virtio_net_state * virtio_state, struct virtio_queue * queue, addr_t pfn, addr_t page_addr) {
 447     queue->pfn = pfn;
 448
 449     queue->ring_desc_addr = page_addr;
 450     queue->ring_avail_addr = page_addr + (queue->queue_size * sizeof(struct vring_desc));
 451     queue->ring_used_addr = ((queue->ring_avail_addr) +
 452                              (sizeof(struct vring_avail)) +
 453                              (queue->queue_size * sizeof(uint16_t)));
 454
 455     // round up to next page boundary.
 456     queue->ring_used_addr = (queue->ring_used_addr + 0xfff) & ~0xfff;
 457
 458     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, queue->ring_desc_addr, (addr_t *)&(queue->desc)) == -1) {
 459         PrintError("Could not translate ring descriptor address\n");
 460          return -1;
 461     }
 462
 463
 464     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, queue->ring_avail_addr, (addr_t *)&(queue->avail)) == -1) {
 465         PrintError("Could not translate ring available address\n");
 466         return -1;
 467     }
 468
 469
 470     if (guest_pa_to_host_va(virtio_state->virtio_dev->vm, queue->ring_used_addr, (addr_t *)&(queue->used)) == -1) {
 471         PrintError("Could not translate ring used address\n");
 472         return -1;
 473     }
 474
 475     PrintDebug("RingDesc_addr=%p, Avail_addr=%p, Used_addr=%p\n",
 476                (void *)(queue->ring_desc_addr),
 477                (void *)(queue->ring_avail_addr),
 478                (void *)(queue->ring_used_addr));
 479
 480     PrintDebug("RingDesc=%p, Avail=%p, Used=%p\n",
 481                queue->desc, queue->avail, queue->used);
 482
 483     return 0;
 484 }
 485
 486
 487
 488 static int virtio_io_write(uint16_t port, void * src, uint_t length, void * private_data)
 489 {
 490     //struct vm_device * dev = (struct vm_device *)private_data;
 491     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 492     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 493
 494
 495     PrintDebug("VIRTIO NIC %p Write for port %d (index=%d) len=%d, value=%x\n", private_data,
 496                port, port_idx,  length, *(uint32_t *)src);
 497
 498
 499     switch (port_idx) {
 500         case GUEST_FEATURES_PORT:
 501             if (length != 4) {
 502                 PrintError("Illegal write length for guest features\n");
 503                 return -1;
 504             }
 505
 506             virtio->virtio_cfg.guest_features = *(uint32_t *)src;
 507             PrintDebug("Setting Guest Features to %x\n", virtio->virtio_cfg.guest_features);
 508
 509             break;
 510         case VRING_PG_NUM_PORT:
 511
 512             if (length != 4) {
 513                 PrintError("Illegal write length for page frame number\n");
 514                 return -1;
 515             }
 516
 517             addr_t pfn = *(uint32_t *)src;
 518             addr_t page_addr = (pfn << VIRTIO_PAGE_SHIFT);
 519             uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 520
 521             switch (queue_idx) {
 522                 case 0:
 523                     virtio_setup_queue(virtio, &virtio->rx_vq, pfn, page_addr);
 524                     break;
 525                 case 1:
 526                     virtio_setup_queue(virtio, &virtio->tx_vq, pfn, page_addr);
 527                     break;
 528                 case 2:
 529                     virtio_setup_queue(virtio, &virtio->ctrl_vq, pfn, page_addr);
 530                     break;
 531
 532                 default:
 533                     break;
 534             }
 535
 536             break;
 537         case VRING_Q_SEL_PORT:
 538             virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector = *(uint16_t *)src;
 539
 540             if (virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector > 2) {
 541                 PrintError("Virtio NIC device only uses 3 queue, selected %d\n",
 542                            virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector);
 543                 return -1;
 544             }
 545
 546             break;
 547         case VRING_Q_NOTIFY_PORT:
 548             {
 549                 uint16_t queue_idx = *(uint16_t *)src;
 550
 551                 //PrintDebug("Handling Kick\n");
 552
 553                 if (queue_idx == 0){
 554                     PrintDebug("receive queue notification 0, packet get by Guest\n");
 555                 } else if (queue_idx == 1){
 556                     if (handle_pkt_tx(virtio) == -1) {
 557                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 558                         return -1;
 559                     }
 560                 } else if (queue_idx == 2){
 561                     if (handle_ctrl(virtio) == -1) {
 562                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 563                         return -1;
 564                     }
 565                 } else {
 566                     PrintError("Virtio NIC device only uses 3 queue, selected %d\n",
 567                                queue_idx);
 568                 }
 569
 570                 break;
 571             }
 572         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 573             virtio->virtio_cfg.status = *(uint8_t *)src;
 574
 575             if (virtio->virtio_cfg.status == 0) {
 576                 PrintDebug("Resetting device\n");
 577                 virtio_reset(virtio);
 578             }
 579
 580             break;
 581
 582         case VIRTIO_ISR_PORT:
 583             virtio->virtio_cfg.pci_isr = *(uint8_t *)src;
 584             break;
 585         default:
 586             return -1;
 587             break;
 588     }
 589
 590     return length;
 591 }
 592
 593
 594 static int virtio_io_read(uint16_t port, void * dst, uint_t length, void * private_data)
 595 {
 596    //struct vm_device * dev = (struct vm_device *)private_data;
 597     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 598     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 599     uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 600
 601     PrintDebug("Virtio NIC %p: Read  for port %d (index =%d), length=%d", private_data,
 602                port, port_idx, length);
 603
 604     switch (port_idx) {
 605         case HOST_FEATURES_PORT:
 606             if (length != 4) {
 607                 PrintError("Illegal read length for host features\n");
 608                 return -1;
 609             }
 610
 611             *(uint32_t *)dst = virtio->virtio_cfg.host_features;
 612
 613             PrintDebug("value=0x%x\n", *(uint32_t *)dst);
 614
 615             break;
 616         case VRING_PG_NUM_PORT:
 617
 618             if (length != 4) {
 619                 PrintError("Illegal read length for page frame number\n");
 620                 return -1;
 621             }
 622
 623             switch (queue_idx) {
 624                 case 0:
 625                     *(uint32_t *)dst = virtio->rx_vq.pfn;
 626                     break;
 627                 case 1:
 628                     *(uint32_t *)dst = virtio->tx_vq.pfn;
 629                     break;
 630                 case 2:
 631                     *(uint32_t *)dst = virtio->ctrl_vq.pfn;
 632                     break;
 633                 default:
 634                     break;
 635             }
 636
 637             PrintDebug(", value=0x%x\n", *(uint32_t *)dst);
 638
 639             break;
 640         case VRING_SIZE_PORT:
 641
 642             if (length != 2) {
 643                 PrintError("Illegal read length for vring size\n");
 644                 return -1;
 645             }
 646
 647             switch (queue_idx) {
 648                 case 0:
 649                     *(uint16_t *)dst = virtio->rx_vq.queue_size;
 650                     break;
 651                 case 1:
 652                     *(uint16_t *)dst = virtio->tx_vq.queue_size;
 653                     break;
 654                 case 2:
 655                     *(uint16_t *)dst = virtio->ctrl_vq.queue_size;
 656                     break;
 657                 default:
 658                     break;
 659             }
 660
 661             PrintDebug("queue index: %d, value=0x%x\n", (int)queue_idx, *(uint16_t *)dst);
 662
 663             break;
 664         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 665
 666             if (length != 1) {
 667                 PrintError("Illegal read length for status\n");
 668                 return -1;
 669             }
 670
 671             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.status;
 672
 673             PrintDebug(", value=0x%x\n", *(uint8_t *)dst);
 674             break;
 675
 676         case VIRTIO_ISR_PORT:
 677             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.pci_isr;
 678             virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 679             v3_pci_lower_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 680
 681             PrintDebug(", value=0x%x\n", *(uint8_t *)dst);
 682
 683             break;
 684
 685         default:
 686             PrintError("Virtio NIC: Read of Unhandled Virtio Read\n");
 687             return -1;
 688     }
 689
 690     return length;
 691 }
 692
 693
 694 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 695     .free = virtio_free,
 696     .reset = NULL,
 697     .start = NULL,
 698     .stop = NULL,
 699 };
 700
 701
 702 static int register_dev(struct virtio_dev_state * virtio, struct virtio_net_state * net_state)
 703 {
 704     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 705     struct v3_pci_bar bars[6];
 706     int num_ports = sizeof(struct virtio_config);
 707     int tmp_ports = num_ports;
 708     int i;
 709
 710     // This gets the number of ports, rounded up to a power of 2
 711     net_state->io_range_size = 1; // must be a power of 2
 712
 713     while (tmp_ports > 0) {
 714         tmp_ports >>= 1;
 715         net_state->io_range_size <<= 1;
 716     }
 717
 718     // this is to account for any low order bits being set in num_ports
 719     // if there are none, then num_ports was already a power of 2 so we shift right to reset it
 720     if ((num_ports & ((net_state->io_range_size >> 1) - 1)) == 0) {
 721         net_state->io_range_size >>= 1;
 722     }
 723
 724
 725     for (i = 0; i < 6; i++) {
 726         bars[i].type = PCI_BAR_NONE;
 727     }
 728
 729     PrintDebug("Virtio-NIC io_range_size = %d\n", net_state->io_range_size);
 730
 731     bars[0].type = PCI_BAR_IO;
 732     bars[0].default_base_port = -1;
 733     bars[0].num_ports = net_state->io_range_size;
 734
 735     bars[0].io_read = virtio_io_read;
 736     bars[0].io_write = virtio_io_write;
 737     bars[0].private_data = net_state;
 738
 739     pci_dev = v3_pci_register_device(virtio->pci_bus, PCI_STD_DEVICE,
 740                                      0, PCI_AUTO_DEV_NUM, 0,
 741                                      "LNX_VIRTIO_NIC", bars,
 742                                      NULL, NULL, NULL, net_state);
 743
 744     if (!pci_dev) {
 745         PrintError("Virtio NIC: Could not register PCI Device\n");
 746         return -1;
 747     }
 748
 749     PrintDebug("Virtio NIC:  registered to PCI bus\n");
 750
 751     pci_dev->config_header.vendor_id = VIRTIO_VENDOR_ID;
 752     pci_dev->config_header.subsystem_vendor_id = VIRTIO_SUBVENDOR_ID;
 753
 754
 755     pci_dev->config_header.device_id = VIRTIO_NET_DEV_ID;
 756     pci_dev->config_header.class = PCI_CLASS_NETWORK;
 757     pci_dev->config_header.subclass = PCI_NET_SUBCLASS_OTHER;
 758
 759     pci_dev->config_header.subsystem_id = VIRTIO_NET_SUBDEVICE_ID;;
 760
 761     pci_dev->config_header.intr_pin = 1;
 762
 763     pci_dev->config_header.max_latency = 1; // ?? (qemu does it...)
 764
 765
 766     net_state->pci_dev = pci_dev;
 767     //net_state->pci_bus = pci_bus;
 768
 769     net_state->virtio_cfg.host_features = 0; //no features support now
 770
 771     net_state->rx_vq.queue_size = QUEUE_SIZE;
 772     net_state->tx_vq.queue_size = QUEUE_SIZE;
 773     net_state->ctrl_vq.queue_size = CTRL_QUEUE_SIZE;
 774
 775     net_state->virtio_dev = virtio;
 776     net_state->pkt_sent = net_state->pkt_recv = net_state->pkt_drop = 0;
 777
 778     virtio_reset(net_state);
 779
 780     return 0;
 781 }
 782
 783
 784
 785 static int connect_fn(struct guest_info * info,
 786                       void * frontend_data,
 787                       struct v3_dev_net_ops * ops,
 788                       v3_cfg_tree_t * cfg,
 789                       void * private_data) {
 790     struct virtio_dev_state * virtio = (struct virtio_dev_state *)frontend_data;
 791     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 792
 793     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 794
 795     register_dev(virtio, net_state);
 796
 797     net_state->net_ops = ops;
 798     net_state->backend_data = private_data;
 799
 800     return 0;
 801 }
 802
 803 #if 1
 804 //temporary interface between Virtio-NIC and Vnet
 805 //Treat vnet as backend, and virtio nic as frontend
 806
 807 //used when virtio_nic get a packet from guest and send it to the backend
 808 // send packet to all of the virtio nic devices other than the sender
 809 static int vnet_send(uint8_t * buf, uint32_t len, void * private_data, struct vm_device *dest_dev){
 810
 811     PrintDebug("Virito NIC: In vnet_send: guest net state %p\n", private_data);
 812
 813 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
 814     print_packet(buf, len);
 815 #endif
 816
 817     v3_vnet_send_rawpkt(buf, len, private_data);
 818     return 0;
 819 }
 820
 821 //used to send packet to guest by a virtio nic
 822 static int vnet_receive(uint8_t * buf, uint32_t count, void * private_data, struct vm_device *src_dev){
 823
 824     return 0;
 825 }
 826
 827 static int virtio_input(uchar_t * buf, uint_t len, void * private_data){
 828     PrintDebug("Virito NIC: In virtio_input: guest net state %p\n", private_data);
 829
 830 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
 831     print_packet(buf, len);
 832 #endif
 833
 834     return __virtio_dev_send(buf, len, private_data);
 835 }
 836
 837
 838 //register a virtio device to the vnet as backend
 839 void register_virtio_to_vnet(struct vm_device  *dev,
 840                                                 char *dev_name,
 841                                                 uchar_t mac[6]){
 842     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 843     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 844
 845     struct virtio_dev_state *virtio_state =  (struct virtio_dev_state *)dev->private_data;
 846
 847     net_state->net_ops = (struct v3_dev_net_ops *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_dev_net_ops));
 848
 849     net_state->net_ops->send = &vnet_send;
 850     net_state->net_ops->receive = &vnet_receive;
 851
 852     register_dev(virtio_state, net_state);
 853
 854     PrintDebug("Virtio NIC After register Device %s: queue size: %d, %d\n", dev->name,
 855                net_state->rx_vq.queue_size, net_state->tx_vq.queue_size);
 856
 857     PrintDebug("VNET: connect virtio nic state %p to vnet\n", net_state);
 858
 859     //add a device link to link table
 860     int idx = vnet_register_device(dev, dev_name, mac, &virtio_input, net_state);
 861
 862     uchar_t srcmac[6] = {0x00,0x02,0x55,0x67,0x42,0x39};
 863     uchar_t dstmac[6] = {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};
 864     uchar_t zeromac[6] = {0,0,0,0,0,0};
 865
 866     vnet_add_route_entry(zeromac, dstmac, MAC_ANY, MAC_NONE, idx, LINK_INTERFACE, -1, LINK_INTERFACE);
 867     if (idx == 0)
 868         vnet_add_route_entry(zeromac, srcmac, MAC_ANY, MAC_NONE, idx, LINK_INTERFACE, -1, LINK_INTERFACE);
 869     if (idx == 1)
 870         vnet_add_route_entry(srcmac, zeromac, MAC_NONE, MAC_ANY, idx, LINK_INTERFACE, -1, LINK_INTERFACE);
 871
 872 }
 873
 874 #endif
 875
 876 static int virtio_init(struct guest_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 877     struct vm_device * pci_bus = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "bus"));
 878     struct virtio_dev_state * virtio_state = NULL;
 879     char * name = v3_cfg_val(cfg, "name");
 880
 881     PrintDebug("Virtio NIC: Initializing VIRTIO Network device: %s\n", name);
 882
 883     if (pci_bus == NULL) {
 884         PrintError("Virtio NIC: VirtIO devices require a PCI Bus");
 885         return -1;
 886     }
 887
 888     virtio_state  = (struct virtio_dev_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_dev_state));
 889     memset(virtio_state, 0, sizeof(struct virtio_dev_state));
 890
 891     INIT_LIST_HEAD(&(virtio_state->dev_list));
 892     virtio_state->pci_bus = pci_bus;
 893     virtio_state->vm = vm;
 894
 895     struct vm_device * dev = v3_allocate_device(name, &dev_ops, virtio_state);
 896     if (v3_attach_device(vm, dev) == -1) {
 897         PrintError("Virtio NIC: Could not attach device %s\n", name);
 898         return -1;
 899     }
 900
 901     if (v3_dev_add_net_frontend(vm, name, connect_fn, (void *)virtio_state) == -1) {
 902         PrintError("Virtio NIC: Could not register %s as net frontend\n", name);
 903         return -1;
 904     }
 905
 906
 907     //for temporary testing, add a backend
 908 #if 0
 909
 910     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 911     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 912
 913     net_state->net_ops = (struct v3_dev_net_ops *)V3_Malloc(sizeof(struct v3_dev_net_ops));
 914
 915     net_state->net_ops->send = &send;
 916     net_state->net_ops->receive = &receive;
 917
 918     register_dev(virtio_state, net_state);
 919
 920     PrintDebug("Virtio NIC After register Device %s: queue size: %d, %d\n", dev->name,
 921                net_state->rx_vq.queue_size, net_state->tx_vq.queue_size);
 922
 923     temp_net_states[net_idx ++] = net_state;
 924
 925     PrintDebug("Net_states: 0: %p, 1: %p, 2: %p\n", temp_net_states[0], temp_net_states[1], temp_net_states[2]);
 926
 927 #endif
 928
 929 #if 1  //test interface between vnet & virtio-nic
 930
 931     uchar_t mac[6] = {0,0,0,0,0,0};
 932     register_virtio_to_vnet(dev, name,mac);
 933
 934 #endif
 935
 936     return 0;
 937 }
 938
 939 device_register("LNX_VIRTIO_NIC", virtio_init)
 940