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) 2010, Lei Xia <lxia@northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2010, Cui Zheng <cuizheng@cs.unm.edu>
  12  * Copyright (c) 2010, 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 #include <palacios/vmm_lock.h>
  30 #include <palacios/vmm_util.h>
  31 #include <devices/pci.h>
  32
  33
  34 #ifndef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
  35 #undef PrintDebug
  36 #define PrintDebug(fmt, args...)
  37 #endif
  38
  39 #define VIRTIO_NET_S_LINK_UP    1       /* Link is up */
  40 #define VIRTIO_NET_MAX_BUFSIZE (sizeof(struct virtio_net_hdr) + (64 << 10))
  41
  42 struct virtio_net_hdr {
  43         uint8_t flags;
  44
  45 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE         0       /* Not a GSO frame */
  46         uint8_t gso_type;
  47         uint16_t hdr_len;               /* Ethernet + IP + tcp/udp hdrs */
  48         uint16_t gso_size;              /* Bytes to append to hdr_len per frame */
  49         uint16_t csum_start;            /* Position to start checksumming from */
  50         uint16_t csum_offset;           /* Offset after that to place checksum */
  51 }__attribute__((packed));
  52
  53
  54 /* This is the version of the header to use when the MRG_RXBUF
  55  * feature has been negotiated. */
  56 struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf {
  57         struct virtio_net_hdr hdr;
  58         uint16_t num_buffers;   /* Number of merged rx buffers */
  59 };
  60
  61
  62 #define TX_QUEUE_SIZE 64
  63 #define RX_QUEUE_SIZE 1024
  64 #define CTRL_QUEUE_SIZE 64
  65 #define ETH_ALEN 6
  66
  67 #define VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF  15      /* Host can merge receive buffers. */
  68 #define VIRTIO_NET_F_MAC        5       /* Host has given MAC address. */
  69 #define VIRTIO_NET_F_GSO        6       /* Host handles pkts w/ any GSO type */
  70 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4  11      /* Host can handle TSOv4 in. */
  71
  72 struct virtio_net_config
  73 {
  74     uint8_t mac[ETH_ALEN];      /* VIRTIO_NET_F_MAC */
  75     uint16_t status;
  76 } __attribute__((packed));
  77
  78 struct virtio_dev_state {
  79     struct vm_device * pci_bus;
  80     struct list_head dev_list;
  81     struct v3_vm_info *vm;
  82 };
  83
  84 struct virtio_net_state {
  85     struct virtio_net_config net_cfg;
  86     struct virtio_config virtio_cfg;
  87
  88     struct vm_device * dev;
  89     struct pci_device * pci_dev;
  90     int io_range_size;
  91
  92     struct virtio_queue rx_vq;          /* idx 0, pkts to guest */
  93     struct virtio_queue tx_vq;          /* idx 1, pkts from guest */
  94     struct virtio_queue ctrl_vq;        /* idx 2 */
  95
  96     int buffed_rx;
  97     int tx_disabled;                    /* stop TX pkts from guest */
  98     uint16_t cur_notify_tx_idx;         /*for used in update_tx_queue */
  99
 100     uint64_t pkt_sent, pkt_recv, pkt_drop;
 101     uint64_t tx_stop_times, rx_stop_times, tx_poll_times, rx_ipi_num;
 102
 103     struct v3_dev_net_ops * net_ops;
 104     v3_lock_t rx_lock, tx_lock;
 105
 106     void * backend_data;
 107     struct virtio_dev_state * virtio_dev;
 108     struct list_head dev_link;
 109 };
 110
 111 /* virtio nic error type */
 112 #define ERR_VIRTIO_OTHER  1
 113 #define ERR_VIRTIO_RXQ_FULL  2
 114 #define ERR_VIRTIO_RXQ_NOSET  3
 115 #define ERR_VIRTIO_TXQ_NOSET 4
 116 #define ERR_VIRTIO_TXQ_FULL 5
 117 #define ERR_VIRTIO_TXQ_DISABLED 6
 118
 119
 120 static int virtio_free(struct vm_device * dev)
 121 {
 122
 123     return 0;
 124 }
 125
 126 static int virtio_init_state(struct virtio_net_state * virtio)
 127 {
 128     virtio->rx_vq.queue_size = RX_QUEUE_SIZE;
 129     virtio->tx_vq.queue_size = TX_QUEUE_SIZE;
 130     virtio->ctrl_vq.queue_size = CTRL_QUEUE_SIZE;
 131
 132     virtio->rx_vq.ring_desc_addr = 0;
 133     virtio->rx_vq.ring_avail_addr = 0;
 134     virtio->rx_vq.ring_used_addr = 0;
 135     virtio->rx_vq.pfn = 0;
 136     virtio->rx_vq.cur_avail_idx = 0;
 137
 138     virtio->tx_vq.ring_desc_addr = 0;
 139     virtio->tx_vq.ring_avail_addr = 0;
 140     virtio->tx_vq.ring_used_addr = 0;
 141     virtio->tx_vq.pfn = 0;
 142     virtio->tx_vq.cur_avail_idx = 0;
 143
 144     virtio->ctrl_vq.ring_desc_addr = 0;
 145     virtio->ctrl_vq.ring_avail_addr = 0;
 146     virtio->ctrl_vq.ring_used_addr = 0;
 147     virtio->ctrl_vq.pfn = 0;
 148     virtio->ctrl_vq.cur_avail_idx = 0;
 149
 150     virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 151
 152     virtio->virtio_cfg.host_features = 0; // (1 << VIRTIO_NET_F_MAC);
 153
 154     if ((v3_lock_init(&(virtio->rx_lock)) == -1) ||
 155           (v3_lock_init(&(virtio->tx_lock)) == -1)){
 156         PrintError("Virtio NIC: Failure to init locks for net_state\n");
 157     }
 158
 159     virtio->pkt_sent = virtio->pkt_recv = virtio->pkt_drop = 0;
 160     virtio->buffed_rx = 0;
 161
 162     return 0;
 163 }
 164
 165 static int pkt_tx(struct guest_info *core, struct virtio_net_state * virtio, struct vring_desc * buf_desc)
 166 {
 167     uint8_t * buf = NULL;
 168     uint32_t len = buf_desc->length;
 169
 170     if (v3_gpa_to_hva(core, buf_desc->addr_gpa, (addr_t *)&(buf)) == -1) {
 171         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 172         return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 173     }
 174
 175     return virtio->net_ops->send(buf, len, virtio->backend_data, NULL);
 176 }
 177
 178
 179 static int copy_data_to_desc(struct guest_info *core,
 180                                         struct virtio_net_state * virtio_state,
 181                                         struct vring_desc * desc,
 182                                         uchar_t * buf,
 183                                         uint_t buf_len,
 184                                         uint_t offset)
 185 {
 186     uint32_t len;
 187     uint8_t * desc_buf = NULL;
 188
 189     if (v3_gpa_to_hva(core, desc->addr_gpa, (addr_t *)&(desc_buf)) == -1) {
 190         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 191         return -1;
 192     }
 193     len = (desc->length < buf_len)?(desc->length - offset):buf_len;
 194     memcpy(desc_buf+offset, buf, len);
 195
 196     return len;
 197 }
 198
 199
 200 static int get_desc_count(struct virtio_queue * q, int index) {
 201     struct vring_desc * tmp_desc = &(q->desc[index]);
 202     int cnt = 1;
 203
 204     while (tmp_desc->flags & VIRTIO_NEXT_FLAG) {
 205         tmp_desc = &(q->desc[tmp_desc->next]);
 206         cnt++;
 207     }
 208
 209     return cnt;
 210 }
 211
 212 static inline void enable_cb(struct virtio_queue *queue){
 213     queue->used->flags &= ~ VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 214 }
 215
 216 static inline void disable_cb(struct virtio_queue *queue) {
 217     queue->used->flags |= VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 218 }
 219
 220 /* interrupt the guest, so the guest core get EXIT to Palacios
 221  * this happens when there are either incoming pkts for the guest
 222  * or the guest can start TX pkts again */
 223 static inline void notify_guest(struct virtio_net_state * virtio){
 224     v3_interrupt_cpu(virtio->virtio_dev->vm, virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id, 0);
 225 }
 226
 227
 228 /* guest free some pkts from rx queue */
 229 static int handle_rx_kick(struct guest_info *core, struct virtio_net_state * virtio)
 230 {
 231     unsigned long flags;
 232
 233     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 234
 235     virtio->net_ops->start_rx(virtio->backend_data);
 236     disable_cb(&virtio->rx_vq);
 237
 238     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 239
 240     return 0;
 241 }
 242
 243 #ifdef CONFIG_VNET_PROFILE
 244 static void print_profile_info(struct virtio_net_state *virtio){
 245     PrintError("Virtio NIC: %p,  sent: %lld, rxed: %lld, dropped: %lld, \
 246                         tx_stop: %lld, rx_stop: %lld, poll_time: %lld, rx_ipi: %lld\n",
 247                         virtio,
 248                         virtio->pkt_sent,
 249                         virtio->pkt_recv,
 250                         virtio->pkt_drop,
 251                         virtio->tx_stop_times,
 252                         virtio->rx_stop_times,
 253                         virtio->tx_poll_times,
 254                         virtio->rx_ipi_num);
 255 }
 256 #endif
 257
 258 static int handle_ctrl(struct guest_info *core, struct virtio_net_state * virtio) {
 259
 260     return 0;
 261 }
 262
 263 static int handle_pkt_tx(struct guest_info *core, struct virtio_net_state * virtio_state)
 264 {
 265     struct virtio_queue * q = &(virtio_state->tx_vq);
 266     struct virtio_net_hdr * hdr = NULL;
 267     int recved = 0;
 268     unsigned long flags;
 269
 270     if (!q->ring_avail_addr)
 271         return -ERR_VIRTIO_TXQ_NOSET;
 272
 273     if(virtio_state->tx_disabled)
 274         return -ERR_VIRTIO_TXQ_DISABLED;
 275
 276     flags = v3_lock_irqsave(virtio_state->tx_lock);
 277     while (q->cur_avail_idx != q->avail->index) {
 278         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 279         addr_t hdr_addr = 0;
 280         uint16_t desc_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 281         int desc_cnt = get_desc_count(q, desc_idx);
 282         uint32_t req_len = 0;
 283         int i = 0;
 284
 285         hdr_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 286         if (v3_gpa_to_hva(core, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 287             PrintError("Could not translate block header address\n");
 288             goto exit_error;
 289         }
 290
 291         hdr = (struct virtio_net_hdr*)hdr_addr;
 292         desc_idx = hdr_desc->next;
 293
 294         if(desc_cnt > 2){
 295             PrintError("VNIC: merged rx buffer not supported\n");
 296             goto exit_error;
 297         }
 298
 299         /* here we assumed that one ethernet pkt is not splitted into multiple virtio buffer */
 300         for (i = 0; i < desc_cnt - 1; i++) {
 301             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 302             if (pkt_tx(core, virtio_state, buf_desc) == -1) {
 303                 PrintError("Error handling nic operation\n");
 304                 goto exit_error;
 305             }
 306
 307             req_len += buf_desc->length;
 308             desc_idx = buf_desc->next;
 309         }
 310         virtio_state->pkt_sent ++;
 311         recved ++;
 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 = req_len; // What do we set this to????
 315         q->used->index ++;
 316
 317         q->cur_avail_idx ++;
 318     }
 319
 320     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 321
 322     if(!recved)
 323         return 0;
 324
 325     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 326         v3_pci_raise_irq(virtio_state->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio_state->pci_dev);
 327         virtio_state->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 328     }
 329
 330
 331 #ifdef CONFIG_VNET_PROFILE
 332         static long min = 1024, max = 0, total=0;
 333         static int i=0;
 334         total += recved;
 335         i ++;
 336         if(recved > max) max = recved;
 337         if(recved < min) min = recved;
 338         if(total > 100000) {
 339                 PrintError("VNIC: TX polling: %ld, min %ld, max %ld, avg: %ld pkts\n", total, min, max, total/i);
 340                 min = 1024;
 341                 max = 0;
 342                 i = 1;
 343                 total = 0;
 344         }
 345 #endif
 346
 347
 348     return 0;
 349
 350 exit_error:
 351
 352     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 353     return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 354 }
 355
 356
 357 static int virtio_setup_queue(struct guest_info *core,
 358                                 struct virtio_net_state * virtio_state,
 359                                 struct virtio_queue * queue,
 360                                                         addr_t pfn,
 361                                                         addr_t page_addr) {
 362     queue->pfn = pfn;
 363
 364     queue->ring_desc_addr = page_addr;
 365     queue->ring_avail_addr = page_addr + (queue->queue_size * sizeof(struct vring_desc));
 366     queue->ring_used_addr = ((queue->ring_avail_addr) +
 367                              (sizeof(struct vring_avail)) +
 368                              (queue->queue_size * sizeof(uint16_t)));
 369
 370     // round up to next page boundary.
 371     queue->ring_used_addr = (queue->ring_used_addr + 0xfff) & ~0xfff;
 372     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_desc_addr, (addr_t *)&(queue->desc)) == -1) {
 373         PrintError("Could not translate ring descriptor address\n");
 374          return -1;
 375     }
 376
 377     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_avail_addr, (addr_t *)&(queue->avail)) == -1) {
 378         PrintError("Could not translate ring available address\n");
 379         return -1;
 380     }
 381
 382     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_used_addr, (addr_t *)&(queue->used)) == -1) {
 383         PrintError("Could not translate ring used address\n");
 384         return -1;
 385     }
 386
 387     PrintDebug("RingDesc_addr=%p, Avail_addr=%p, Used_addr=%p\n",
 388                (void *)(queue->ring_desc_addr),
 389                (void *)(queue->ring_avail_addr),
 390                (void *)(queue->ring_used_addr));
 391
 392     PrintDebug("RingDesc=%p, Avail=%p, Used=%p\n",
 393                queue->desc, queue->avail, queue->used);
 394
 395     return 0;
 396 }
 397
 398 static int virtio_io_write(struct guest_info *core, uint16_t port, void * src, uint_t length, void * private_data)
 399 {
 400     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 401     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 402
 403
 404     PrintDebug("VIRTIO NIC %p Write for port %d (index=%d) len=%d, value=%x\n", private_data,
 405                port, port_idx,  length, *(uint32_t *)src);
 406
 407     switch (port_idx) {
 408         case GUEST_FEATURES_PORT:
 409             if (length != 4) {
 410                 PrintError("Illegal write length for guest features\n");
 411                 return -1;
 412             }
 413             virtio->virtio_cfg.guest_features = *(uint32_t *)src;
 414             break;
 415
 416         case VRING_PG_NUM_PORT:
 417             if (length != 4) {
 418                 PrintError("Illegal write length for page frame number\n");
 419                 return -1;
 420             }
 421             addr_t pfn = *(uint32_t *)src;
 422             addr_t page_addr = (pfn << VIRTIO_PAGE_SHIFT);
 423             uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 424             switch (queue_idx) {
 425                 case 0:
 426                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->rx_vq, pfn, page_addr);
 427                     disable_cb(&virtio->rx_vq);
 428                     break;
 429                 case 1:
 430                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->tx_vq, pfn, page_addr);
 431                     disable_cb(&virtio->tx_vq);
 432                     break;
 433                 case 2:
 434                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->ctrl_vq, pfn, page_addr);
 435                     break;
 436                 default:
 437                     break;
 438             }
 439             break;
 440
 441         case VRING_Q_SEL_PORT:
 442             virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector = *(uint16_t *)src;
 443             if (virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector > 2) {
 444                 PrintError("Virtio NIC: wrong queue idx: %d\n",
 445                            virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector);
 446                 return -1;
 447             }
 448             break;
 449
 450         case VRING_Q_NOTIFY_PORT:
 451             {
 452                 uint16_t queue_idx = *(uint16_t *)src;
 453                 if (queue_idx == 0){
 454                     handle_rx_kick(core, virtio);
 455                     PrintError("rx kick\n");
 456                 } else if (queue_idx == 1){
 457                     PrintError("tx kick\n");
 458                     if (handle_pkt_tx(core, virtio) == -1) {
 459                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 460                         return -1;
 461                     }
 462                 } else if (queue_idx == 2){
 463                     if (handle_ctrl(core, virtio) == -1) {
 464                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 465                         return -1;
 466                     }
 467                 } else {
 468                     PrintError("Wrong queue index %d\n", queue_idx);
 469                 }
 470                 break;
 471             }
 472
 473         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 474             virtio->virtio_cfg.status = *(uint8_t *)src;
 475             if (virtio->virtio_cfg.status == 0) {
 476                 PrintDebug("Resetting device\n");
 477                 virtio_init_state(virtio);
 478             }
 479             break;
 480
 481         case VIRTIO_ISR_PORT:
 482             virtio->virtio_cfg.pci_isr = *(uint8_t *)src;
 483             break;
 484
 485         default:
 486             return -1;
 487             break;
 488     }
 489
 490     return length;
 491 }
 492
 493 static int virtio_io_read(struct guest_info *core, uint16_t port, void * dst, uint_t length, void * private_data)
 494 {
 495     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 496     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 497     uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 498
 499     PrintDebug("Virtio NIC %p: Read  for port %d (index =%d), length=%d\n", private_data,
 500                port, port_idx, length);
 501
 502     switch (port_idx) {
 503         case HOST_FEATURES_PORT:
 504             if (length != 4) {
 505                 PrintError("Illegal read length for host features\n");
 506                 return -1;
 507             }
 508             *(uint32_t *)dst = virtio->virtio_cfg.host_features;
 509             break;
 510
 511         case VRING_PG_NUM_PORT:
 512             if (length != 4) {
 513                 PrintError("Illegal read length for page frame number\n");
 514                 return -1;
 515             }
 516             switch (queue_idx) {
 517                 case 0:
 518                     *(uint32_t *)dst = virtio->rx_vq.pfn;
 519                     break;
 520                 case 1:
 521                     *(uint32_t *)dst = virtio->tx_vq.pfn;
 522                     break;
 523                 case 2:
 524                     *(uint32_t *)dst = virtio->ctrl_vq.pfn;
 525                     break;
 526                 default:
 527                     break;
 528             }
 529             break;
 530
 531         case VRING_SIZE_PORT:
 532             if (length != 2) {
 533                 PrintError("Illegal read length for vring size\n");
 534                 return -1;
 535             }
 536             switch (queue_idx) {
 537                 case 0:
 538                     *(uint16_t *)dst = virtio->rx_vq.queue_size;
 539                     break;
 540                 case 1:
 541                     *(uint16_t *)dst = virtio->tx_vq.queue_size;
 542                     break;
 543                 case 2:
 544                     *(uint16_t *)dst = virtio->ctrl_vq.queue_size;
 545                     break;
 546                 default:
 547                     break;
 548             }
 549             break;
 550
 551         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 552             if (length != 1) {
 553                 PrintError("Illegal read length for status\n");
 554                 return -1;
 555             }
 556             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.status;
 557             break;
 558
 559         case VIRTIO_ISR_PORT:
 560             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.pci_isr;
 561             virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 562             v3_pci_lower_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 563             break;
 564
 565         default:
 566             PrintError("Virtio NIC: Read of Unhandled Virtio Read:%d\n", port_idx);
 567             return -1;
 568     }
 569
 570     return length;
 571 }
 572
 573
 574 static int virtio_rx(uint8_t * buf, uint32_t size, void * private_data) {
 575     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 576     struct virtio_queue * q = &(virtio->rx_vq);
 577     struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf hdr;
 578     uint32_t hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf);
 579     uint32_t data_len = size;
 580     uint32_t offset = 0;
 581     unsigned long flags;
 582     int ret_val = -ERR_VIRTIO_OTHER;
 583     int raw = 1;
 584
 585     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 586
 587     virtio->pkt_recv ++;
 588     if (!raw)
 589         data_len -= hdr_len;
 590
 591     if (!raw)
 592         memcpy(&hdr, buf, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 593     else
 594         memset(&hdr, 0, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 595
 596     if (q->ring_avail_addr == 0) {
 597         PrintError("Queue is not set\n");
 598         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_NOSET;
 599         goto exit;
 600     }
 601
 602     if (q->cur_avail_idx != q->avail->index){
 603         addr_t hdr_addr = 0;
 604         uint16_t hdr_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 605         uint16_t buf_idx = 0;
 606         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 607
 608         hdr_desc = &(q->desc[hdr_idx]);
 609         if (v3_gpa_to_hva(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 610             PrintError("Could not translate receive buffer address\n");
 611             goto exit;
 612         }
 613         hdr.num_buffers = 1;
 614         memcpy((void *)hdr_addr, &hdr, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 615         if (offset >= data_len) {
 616             hdr_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 617         }
 618
 619         struct vring_desc * buf_desc = NULL;
 620         for (buf_idx = hdr_desc->next; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 621             uint32_t len = 0;
 622             buf_desc = &(q->desc[buf_idx]);
 623
 624             len = copy_data_to_desc(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), virtio, buf_desc, buf + offset, data_len - offset, 0);
 625             offset += len;
 626             if (offset < data_len) {
 627                 buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 628             }
 629             buf_desc->length = len;
 630         }
 631         buf_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 632
 633         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 634         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) */
 635         q->used->index++;
 636         q->cur_avail_idx++;
 637
 638         /* if there are certain num of pkts in the RX queue, notify guest
 639           * so guest will exit to palacios
 640          * when it returns, guest gets the virtio rx interrupt */
 641         if((++virtio->buffed_rx > q->queue_size/5) &&
 642             (q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 643             if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 644                   notify_guest(virtio);
 645                   virtio->rx_ipi_num ++;
 646             }
 647             virtio->buffed_rx = 0;
 648         }
 649     } else {
 650         virtio->pkt_drop++;
 651         /* RX queue is full,  tell backend to stop RX on this device */
 652         virtio->net_ops->stop_rx(virtio->backend_data);
 653         enable_cb(&virtio->rx_vq);
 654
 655         virtio->rx_stop_times ++;
 656
 657         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_FULL;
 658         goto exit;
 659     }
 660
 661     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 662         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio->pci_dev->config_header.intr_line);
 663         v3_pci_raise_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 664         virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 665     }
 666
 667     ret_val = offset;
 668
 669 exit:
 670
 671     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 672
 673     return ret_val;
 674 }
 675
 676
 677 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 678     .free = virtio_free,
 679     .reset = NULL,
 680     .start = NULL,
 681     .stop = NULL,
 682 };
 683
 684
 685 /* TODO: Issue here: which vm info it needs? calling VM or the device's own VM? */
 686 static void virtio_nic_poll(struct v3_vm_info *vm, void *data){
 687     struct virtio_net_state *virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 688
 689     handle_pkt_tx(&(vm->cores[0]), virtio);
 690
 691     virtio->tx_poll_times ++;
 692
 693 #ifdef CONFIG_VNET_PROFILE
 694     static uint64_t last_time = 0;
 695     uint64_t time;
 696     rdtscll(time);
 697     if((time - last_time) > 5000000000){
 698         last_time = time;
 699        print_profile_info(virtio);
 700     }
 701 #endif
 702 }
 703
 704 static void virtio_start_tx(void *data){
 705     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 706
 707     /* do we need a lock here? */
 708     virtio->tx_disabled = 0;
 709
 710     /* notify the device's guest it can start sending pkt */
 711     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 712         notify_guest(virtio);
 713     }
 714 }
 715
 716 static void virtio_stop_tx(void *data){
 717     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 718
 719     /* do we need a lock here? */
 720     virtio->tx_disabled = 1;
 721
 722     /* how do we stop the guest to exit to palacios for sending pkt? */
 723     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 724        disable_cb(&virtio->tx_vq);
 725     }
 726
 727     virtio->tx_stop_times ++;
 728 }
 729
 730
 731
 732
 733 static int register_dev(struct virtio_dev_state * virtio, struct virtio_net_state * net_state)
 734 {
 735     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 736     struct v3_pci_bar bars[6];
 737     int num_ports = sizeof(struct virtio_config);
 738     int tmp_ports = num_ports;
 739     int i;
 740
 741     // This gets the number of ports, rounded up to a power of 2
 742     net_state->io_range_size = 1; // must be a power of 2
 743     while (tmp_ports > 0) {
 744         tmp_ports >>= 1;
 745         net_state->io_range_size <<= 1;
 746     }
 747
 748     // this is to account for any low order bits being set in num_ports
 749     // if there are none, then num_ports was already a power of 2 so we shift right to reset it
 750     if ((num_ports & ((net_state->io_range_size >> 1) - 1)) == 0) {
 751         net_state->io_range_size >>= 1;
 752     }
 753
 754     for (i = 0; i < 6; i++) {
 755         bars[i].type = PCI_BAR_NONE;
 756     }
 757
 758     PrintDebug("Virtio-NIC io_range_size = %d\n", net_state->io_range_size);
 759
 760     bars[0].type = PCI_BAR_IO;
 761     bars[0].default_base_port = -1;
 762     bars[0].num_ports = net_state->io_range_size;
 763     bars[0].io_read = virtio_io_read;
 764     bars[0].io_write = virtio_io_write;
 765     bars[0].private_data = net_state;
 766
 767     pci_dev = v3_pci_register_device(virtio->pci_bus, PCI_STD_DEVICE,
 768                                      0, 4/*PCI_AUTO_DEV_NUM*/, 0,
 769                                      "LNX_VIRTIO_NIC", bars,
 770                                      NULL, NULL, NULL, net_state);
 771
 772     if (!pci_dev) {
 773         PrintError("Virtio NIC: Could not register PCI Device\n");
 774         return -1;
 775     }
 776
 777     PrintDebug("Virtio NIC:  registered to PCI bus\n");
 778
 779     pci_dev->config_header.vendor_id = VIRTIO_VENDOR_ID;
 780     pci_dev->config_header.subsystem_vendor_id = VIRTIO_SUBVENDOR_ID;
 781
 782
 783     pci_dev->config_header.device_id = VIRTIO_NET_DEV_ID;
 784     pci_dev->config_header.class = PCI_CLASS_NETWORK;
 785     pci_dev->config_header.subclass = PCI_NET_SUBCLASS_OTHER;
 786     pci_dev->config_header.subsystem_id = VIRTIO_NET_SUBDEVICE_ID;
 787     pci_dev->config_header.intr_pin = 1;
 788     pci_dev->config_header.max_latency = 1; // ?? (qemu does it...)
 789
 790     net_state->pci_dev = pci_dev;
 791     net_state->virtio_dev = virtio;
 792
 793     uchar_t mac[6] = {0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11};
 794     memcpy(net_state->net_cfg.mac, mac, 6);
 795
 796     memcpy(pci_dev->config_data, net_state->net_cfg.mac, ETH_ALEN);
 797
 798     virtio_init_state(net_state);
 799
 800 #if 0 //temporary hacking LX
 801     vnic_states[num_vnic ++] = net_state;
 802     PrintError("VNIC: num of vnic %d\n", num_vnic);
 803 #endif
 804
 805     return 0;
 806 }
 807
 808 static int connect_fn(struct v3_vm_info * info,
 809                       void * frontend_data,
 810                       struct v3_dev_net_ops * ops,
 811                       v3_cfg_tree_t * cfg,
 812                       void * private_data) {
 813     struct virtio_dev_state * virtio = (struct virtio_dev_state *)frontend_data;
 814     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 815
 816     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 817     register_dev(virtio, net_state);
 818
 819     net_state->net_ops = ops;
 820     net_state->backend_data = private_data;
 821
 822     ops->recv = virtio_rx;
 823     ops->poll = virtio_nic_poll;
 824     ops->start_tx = virtio_start_tx;
 825     ops->stop_tx = virtio_stop_tx;
 826     ops->frontend_data = net_state;
 827
 828     return 0;
 829 }
 830
 831 static int virtio_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 832     struct vm_device * pci_bus = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "bus"));
 833     struct virtio_dev_state * virtio_state = NULL;
 834     char * name = v3_cfg_val(cfg, "name");
 835
 836     PrintDebug("Virtio NIC: Initializing VIRTIO Network device: %s\n", name);
 837
 838     if (pci_bus == NULL) {
 839         PrintError("Virtio NIC: VirtIO devices require a PCI Bus");
 840         return -1;
 841     }
 842
 843     virtio_state  = (struct virtio_dev_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_dev_state));
 844     memset(virtio_state, 0, sizeof(struct virtio_dev_state));
 845
 846     INIT_LIST_HEAD(&(virtio_state->dev_list));
 847     virtio_state->pci_bus = pci_bus;
 848     virtio_state->vm = vm;
 849
 850     struct vm_device * dev = v3_allocate_device(name, &dev_ops, virtio_state);
 851     if (v3_attach_device(vm, dev) == -1) {
 852         PrintError("Virtio NIC: Could not attach device %s\n", name);
 853         return -1;
 854     }
 855
 856     if (v3_dev_add_net_frontend(vm, name, connect_fn, (void *)virtio_state) == -1) {
 857         PrintError("Virtio NIC: Could not register %s as net frontend\n", name);
 858         return -1;
 859     }
 860
 861     return 0;
 862 }
 863
 864 device_register("LNX_VIRTIO_NIC", virtio_init)
 865