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 #include <palacios/vmm_ethernet.h>
  33 #include <palacios/vmm_time.h>
  34
  35
  36 #ifndef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
  37 #undef PrintDebug
  38 #define PrintDebug(fmt, args...)
  39 #endif
  40
  41 #define VIRTIO_NET_MAX_BUFSIZE (sizeof(struct virtio_net_hdr) + (64 << 10))
  42
  43
  44 struct virtio_net_hdr {
  45         uint8_t flags;
  46
  47         uint8_t gso_type;
  48         uint16_t hdr_len;               /* Ethernet + IP + tcp/udp hdrs */
  49         uint16_t gso_size;              /* Bytes to append to hdr_len per frame */
  50         uint16_t csum_start;            /* Position to start checksumming from */
  51         uint16_t csum_offset;           /* Offset after that to place checksum */
  52 }__attribute__((packed));
  53
  54
  55 struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf {
  56         struct virtio_net_hdr hdr;
  57         uint16_t num_buffers;   /* Number of merged rx buffers */
  58 };
  59
  60
  61 #define TX_QUEUE_SIZE 256
  62 #define RX_QUEUE_SIZE 4096
  63 #define CTRL_QUEUE_SIZE 64
  64
  65 #define VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF  15      /* Host can merge receive buffers. */
  66 #define VIRTIO_NET_F_MAC        5       /* Host has given MAC address. */
  67 #define VIRTIO_NET_F_GSO        6       /* Host handles pkts w/ any GSO type */
  68 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4  11      /* Host can handle TSOv4 in. */
  69 #define VIRTIO_NET_F_HOST_UFO   14      /* Host can handle UFO in. */
  70
  71 /* Port to get virtio config */
  72 #define VIRTIO_NET_CONFIG 20
  73
  74 struct virtio_net_config
  75 {
  76     uint8_t mac[ETH_ALEN];      /* VIRTIO_NET_F_MAC */
  77     uint16_t status;
  78 } __attribute__((packed));
  79
  80 struct virtio_dev_state {
  81     struct vm_device * pci_bus;
  82     struct list_head dev_list;
  83     struct v3_vm_info *vm;
  84
  85     uint8_t mac[ETH_ALEN];
  86 };
  87
  88 struct virtio_net_state {
  89     struct virtio_net_config net_cfg;
  90     struct virtio_config virtio_cfg;
  91
  92     struct vm_device * dev;
  93     struct pci_device * pci_dev;
  94     int io_range_size;
  95
  96     struct virtio_queue rx_vq;          /* idx 0*/
  97     struct virtio_queue tx_vq;          /* idx 1*/
  98     struct virtio_queue ctrl_vq;        /* idx 2*/
  99
 100     struct v3_timer * timer;
 101
 102     struct nic_statistics statistics;
 103
 104     struct v3_dev_net_ops * net_ops;
 105     v3_lock_t rx_lock, tx_lock;
 106
 107     uint8_t tx_notify, rx_notify;
 108     uint32_t tx_pkts, rx_pkts;
 109     uint64_t past_ms;
 110
 111     void * backend_data;
 112     struct virtio_dev_state * virtio_dev;
 113     struct list_head dev_link;
 114 };
 115
 116 static int virtio_init_state(struct virtio_net_state * virtio)
 117 {
 118     virtio->rx_vq.queue_size = RX_QUEUE_SIZE;
 119     virtio->tx_vq.queue_size = TX_QUEUE_SIZE;
 120     virtio->ctrl_vq.queue_size = CTRL_QUEUE_SIZE;
 121
 122     virtio->rx_vq.ring_desc_addr = 0;
 123     virtio->rx_vq.ring_avail_addr = 0;
 124     virtio->rx_vq.ring_used_addr = 0;
 125     virtio->rx_vq.pfn = 0;
 126     virtio->rx_vq.cur_avail_idx = 0;
 127
 128     virtio->tx_vq.ring_desc_addr = 0;
 129     virtio->tx_vq.ring_avail_addr = 0;
 130     virtio->tx_vq.ring_used_addr = 0;
 131     virtio->tx_vq.pfn = 0;
 132     virtio->tx_vq.cur_avail_idx = 0;
 133
 134     virtio->ctrl_vq.ring_desc_addr = 0;
 135     virtio->ctrl_vq.ring_avail_addr = 0;
 136     virtio->ctrl_vq.ring_used_addr = 0;
 137     virtio->ctrl_vq.pfn = 0;
 138     virtio->ctrl_vq.cur_avail_idx = 0;
 139
 140     virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 141
 142     virtio->virtio_cfg.host_features = 0 | (1 << VIRTIO_NET_F_MAC) |
 143                                                                 (1 << VIRTIO_NET_F_HOST_UFO) |
 144                                                                 (1 << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4);
 145
 146     if ((v3_lock_init(&(virtio->rx_lock)) == -1) ||
 147         (v3_lock_init(&(virtio->tx_lock)) == -1)){
 148         PrintError("Virtio NIC: Failure to init locks for net_state\n");
 149     }
 150
 151     return 0;
 152 }
 153
 154 static int tx_one_pkt(struct guest_info * core,
 155        struct virtio_net_state * virtio,
 156        struct vring_desc * buf_desc)
 157 {
 158     uint8_t * buf = NULL;
 159     uint32_t len = buf_desc->length;
 160
 161     if (v3_gpa_to_hva(core, buf_desc->addr_gpa, (addr_t *)&(buf)) == -1) {
 162         PrintDebug("Could not translate buffer address\n");
 163         return -1;
 164     }
 165
 166     if(virtio->net_ops->send(buf, len, virtio->backend_data) >= 0){
 167         virtio->statistics.tx_pkts ++;
 168         virtio->statistics.tx_bytes += len;
 169
 170         return 0;
 171     }
 172
 173     virtio->statistics.tx_dropped ++;
 174
 175     return -1;
 176 }
 177
 178
 179 static int
 180 copy_data_to_desc(struct guest_info * core,
 181                   struct virtio_net_state * virtio_state,
 182                   struct vring_desc * desc,
 183                   uchar_t * buf,
 184                   uint_t buf_len,
 185                   uint_t offset)
 186 {
 187     uint32_t len;
 188     uint8_t * desc_buf = NULL;
 189
 190     if (v3_gpa_to_hva(core, desc->addr_gpa, (addr_t *)&(desc_buf)) == -1) {
 191         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 192         return -1;
 193     }
 194     len = (desc->length < buf_len)?(desc->length - offset):buf_len;
 195     memcpy(desc_buf+offset, buf, len);
 196
 197     return len;
 198 }
 199
 200
 201 static int get_desc_count(struct virtio_queue * q, int index) {
 202     struct vring_desc * tmp_desc = &(q->desc[index]);
 203     int cnt = 1;
 204
 205     while (tmp_desc->flags & VIRTIO_NEXT_FLAG) {
 206         tmp_desc = &(q->desc[tmp_desc->next]);
 207         cnt++;
 208     }
 209
 210     return cnt;
 211 }
 212
 213 static inline void enable_cb(struct virtio_queue *queue){
 214     queue->used->flags &= ~ VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 215 }
 216
 217 static inline void disable_cb(struct virtio_queue *queue) {
 218     queue->used->flags |= VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 219 }
 220
 221
 222 /* interrupt the guest, so the guest core get EXIT to Palacios */
 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 for rx queue */
 229 static int handle_rx_queue_kick(struct guest_info * core,
 230                           struct virtio_net_state * virtio)
 231 {
 232     return 0;
 233 }
 234
 235
 236 static int handle_ctrl(struct guest_info * core,
 237                        struct virtio_net_state * virtio) {
 238
 239     return 0;
 240 }
 241
 242 static int handle_pkt_tx(struct guest_info * core,
 243                          struct virtio_net_state * virtio_state)
 244 {
 245     struct virtio_queue *q = &(virtio_state->tx_vq);
 246     struct virtio_net_hdr *hdr = NULL;
 247     int txed = 0;
 248     unsigned long flags;
 249
 250     if (!q->ring_avail_addr) {
 251         return -1;
 252     }
 253
 254     flags = v3_lock_irqsave(virtio_state->tx_lock);
 255     while (q->cur_avail_idx != q->avail->index) {
 256         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 257         addr_t hdr_addr = 0;
 258         uint16_t desc_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 259         int desc_cnt = get_desc_count(q, desc_idx);
 260         uint32_t req_len = 0;
 261         int i = 0;
 262
 263         hdr_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 264         if (v3_gpa_to_hva(core, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 265             PrintError("Could not translate block header address\n");
 266             goto exit_error;
 267         }
 268
 269         hdr = (struct virtio_net_hdr *)hdr_addr;
 270         desc_idx = hdr_desc->next;
 271
 272         if(desc_cnt > 2){
 273             PrintError("VNIC: merged rx buffer not supported, desc_cnt %d\n", desc_cnt);
 274             goto exit_error;
 275         }
 276
 277         /* here we assumed that one ethernet pkt is not splitted into multiple virtio buffer */
 278         for (i = 0; i < desc_cnt - 1; i++) {
 279             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 280             if (tx_one_pkt(core, virtio_state, buf_desc) == -1) {
 281                 PrintError("Error handling nic operation\n");
 282                 goto exit_error;
 283             }
 284
 285             req_len += buf_desc->length;
 286             desc_idx = buf_desc->next;
 287         }
 288
 289         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 290         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].length = req_len; /* What do we set this to???? */
 291         q->used->index ++;
 292
 293         q->cur_avail_idx ++;
 294
 295         txed ++;
 296     }
 297
 298     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 299
 300     if (txed && !(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 301         v3_pci_raise_irq(virtio_state->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio_state->pci_dev);
 302         virtio_state->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 303
 304         virtio_state->statistics.interrupts ++;
 305     }
 306
 307     return 0;
 308
 309 exit_error:
 310
 311     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 312     return -1;
 313 }
 314
 315
 316 static int virtio_setup_queue(struct guest_info *core,
 317                               struct virtio_net_state * virtio_state,
 318                               struct virtio_queue * queue,
 319                               addr_t pfn, addr_t page_addr) {
 320     queue->pfn = pfn;
 321
 322     queue->ring_desc_addr = page_addr;
 323     queue->ring_avail_addr = page_addr + (queue->queue_size * sizeof(struct vring_desc));
 324     queue->ring_used_addr = ((queue->ring_avail_addr) +
 325                              (sizeof(struct vring_avail)) +
 326                              (queue->queue_size * sizeof(uint16_t)));
 327
 328     // round up to next page boundary.
 329     queue->ring_used_addr = (queue->ring_used_addr + 0xfff) & ~0xfff;
 330     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_desc_addr, (addr_t *)&(queue->desc)) == -1) {
 331         PrintError("Could not translate ring descriptor address\n");
 332          return -1;
 333     }
 334
 335     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_avail_addr, (addr_t *)&(queue->avail)) == -1) {
 336         PrintError("Could not translate ring available address\n");
 337         return -1;
 338     }
 339
 340     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_used_addr, (addr_t *)&(queue->used)) == -1) {
 341         PrintError("Could not translate ring used address\n");
 342         return -1;
 343     }
 344
 345     PrintDebug("RingDesc_addr=%p, Avail_addr=%p, Used_addr=%p\n",
 346                (void *)(queue->ring_desc_addr),
 347                (void *)(queue->ring_avail_addr),
 348                (void *)(queue->ring_used_addr));
 349
 350     PrintDebug("RingDesc=%p, Avail=%p, Used=%p\n",
 351                queue->desc, queue->avail, queue->used);
 352
 353     return 0;
 354 }
 355
 356 static int virtio_io_write(struct guest_info *core,
 357                            uint16_t port, void * src,
 358                            uint_t length, void * private_data)
 359 {
 360     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 361     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 362
 363     PrintDebug("VIRTIO NIC %p Write for port %d (index=%d) len=%d, value=%x\n", private_data,
 364                port, port_idx,  length, *(uint32_t *)src);
 365
 366     switch (port_idx) {
 367         case GUEST_FEATURES_PORT:
 368             if (length != 4) {
 369                 PrintError("Illegal write length for guest features\n");
 370                 return -1;
 371             }
 372             virtio->virtio_cfg.guest_features = *(uint32_t *)src;
 373             break;
 374
 375         case VRING_PG_NUM_PORT:
 376             if (length != 4) {
 377                 PrintError("Illegal write length for page frame number\n");
 378                 return -1;
 379             }
 380             addr_t pfn = *(uint32_t *)src;
 381             addr_t page_addr = (pfn << VIRTIO_PAGE_SHIFT);
 382             uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 383             switch (queue_idx) {
 384                 case 0:
 385                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->rx_vq, pfn, page_addr);
 386                     break;
 387                 case 1:
 388                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->tx_vq, pfn, page_addr);
 389                     break;
 390                 case 2:
 391                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->ctrl_vq, pfn, page_addr);
 392                     break;
 393                 default:
 394                     break;
 395             }
 396             break;
 397
 398         case VRING_Q_SEL_PORT:
 399             virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector = *(uint16_t *)src;
 400             if (virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector > 2) {
 401                 PrintError("Virtio NIC: wrong queue idx: %d\n",
 402                            virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector);
 403                 return -1;
 404             }
 405             break;
 406
 407         case VRING_Q_NOTIFY_PORT:
 408             {
 409                 uint16_t queue_idx = *(uint16_t *)src;
 410                 if (queue_idx == 0){
 411                     if(handle_rx_queue_kick(core, virtio) == -1){
 412                         PrintError("Could not handle Virtio NIC rx kick\n");
 413                         return -1;
 414                     }
 415                 } else if (queue_idx == 1){
 416                     if (handle_pkt_tx(core, virtio) == -1) {
 417                         PrintError("Could not handle Virtio NIC tx kick\n");
 418                         return -1;
 419                     }
 420                 } else if (queue_idx == 2){
 421                     if (handle_ctrl(core, virtio) == -1) {
 422                         PrintError("Could not handle Virtio NIC ctrl kick\n");
 423                         return -1;
 424                     }
 425                 } else {
 426                     PrintError("Wrong queue index %d\n", queue_idx);
 427                 }
 428                 break;
 429             }
 430
 431         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 432             virtio->virtio_cfg.status = *(uint8_t *)src;
 433             if (virtio->virtio_cfg.status == 0) {
 434                 virtio_init_state(virtio);
 435             }
 436             break;
 437
 438         case VIRTIO_ISR_PORT:
 439             virtio->virtio_cfg.pci_isr = *(uint8_t *)src;
 440             break;
 441
 442         default:
 443             return -1;
 444             break;
 445     }
 446
 447     return length;
 448 }
 449
 450 static int virtio_io_read(struct guest_info *core,
 451                           uint16_t port, void * dst,
 452                           uint_t length, void * private_data)
 453 {
 454     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 455     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 456     uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 457
 458     PrintDebug("Virtio NIC %p: Read  for port 0x%x (index =%d), length=%d\n", private_data,
 459                port, port_idx, length);
 460
 461     switch (port_idx) {
 462         case HOST_FEATURES_PORT:
 463             if (length != 4) {
 464                 PrintError("Illegal read length for host features\n");
 465                 return -1;
 466             }
 467             *(uint32_t *)dst = virtio->virtio_cfg.host_features;
 468             break;
 469
 470         case VRING_PG_NUM_PORT:
 471             if (length != 4) {
 472                 PrintError("Illegal read length for page frame number\n");
 473                 return -1;
 474             }
 475             switch (queue_idx) {
 476                 case 0:
 477                     *(uint32_t *)dst = virtio->rx_vq.pfn;
 478                     break;
 479                 case 1:
 480                     *(uint32_t *)dst = virtio->tx_vq.pfn;
 481                     break;
 482                 case 2:
 483                     *(uint32_t *)dst = virtio->ctrl_vq.pfn;
 484                     break;
 485                 default:
 486                     break;
 487             }
 488             break;
 489
 490         case VRING_SIZE_PORT:
 491             if (length != 2) {
 492                 PrintError("Illegal read length for vring size\n");
 493                 return -1;
 494             }
 495             switch (queue_idx) {
 496                 case 0:
 497                     *(uint16_t *)dst = virtio->rx_vq.queue_size;
 498                     break;
 499                 case 1:
 500                     *(uint16_t *)dst = virtio->tx_vq.queue_size;
 501                     break;
 502                 case 2:
 503                     *(uint16_t *)dst = virtio->ctrl_vq.queue_size;
 504                     break;
 505                 default:
 506                     break;
 507             }
 508             break;
 509
 510         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 511             if (length != 1) {
 512                 PrintError("Illegal read length for status\n");
 513                 return -1;
 514             }
 515             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.status;
 516             break;
 517
 518         case VIRTIO_ISR_PORT:
 519             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.pci_isr;
 520             virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 521             v3_pci_lower_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 522             break;
 523
 524         case VIRTIO_NET_CONFIG ... VIRTIO_NET_CONFIG + ETH_ALEN:
 525             *(uint8_t *)dst = virtio->net_cfg.mac[port_idx-VIRTIO_NET_CONFIG];
 526             break;
 527
 528         default:
 529             PrintError("Virtio NIC: Read of Unhandled Virtio Read:%d\n", port_idx);
 530             return -1;
 531     }
 532
 533     return length;
 534 }
 535
 536
 537 /* receiving raw ethernet pkt from backend */
 538 static int virtio_rx(uint8_t * buf, uint32_t size, void * private_data) {
 539     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 540     struct virtio_queue * q = &(virtio->rx_vq);
 541     struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf hdr;
 542     uint32_t hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf);
 543     uint32_t data_len;
 544     uint32_t offset = 0;
 545     unsigned long flags;
 546
 547 #ifdef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
 548     PrintDebug("Virtio-NIC: virtio_rx: size: %d\n", size);
 549     v3_hexdump(buf, size, NULL, 0);
 550 #endif
 551
 552     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 553
 554     data_len = size;
 555     memset(&hdr, 0, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 556
 557     if (q->ring_avail_addr == 0) {
 558         PrintDebug("Queue is not set\n");
 559         goto err_exit;
 560     }
 561
 562     if (q->cur_avail_idx != q->avail->index){
 563         addr_t hdr_addr = 0;
 564         uint16_t hdr_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 565         uint16_t buf_idx = 0;
 566         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 567
 568         hdr_desc = &(q->desc[hdr_idx]);
 569         if (v3_gpa_to_hva(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 570             PrintDebug("Could not translate receive buffer address\n");
 571             goto err_exit;
 572         }
 573         hdr.num_buffers = 1;
 574         memcpy((void *)hdr_addr, &hdr, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 575         if (offset >= data_len) {
 576             hdr_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 577         }
 578
 579         struct vring_desc * buf_desc = NULL;
 580         for (buf_idx = hdr_desc->next; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 581             uint32_t len = 0;
 582             buf_desc = &(q->desc[buf_idx]);
 583
 584             len = copy_data_to_desc(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), virtio, buf_desc, buf + offset, data_len - offset, 0);
 585             offset += len;
 586             if (offset < data_len) {
 587                 buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 588             }
 589             buf_desc->length = len;
 590         }
 591         buf_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 592
 593         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 594         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) */
 595         q->used->index++;
 596         q->cur_avail_idx++;
 597
 598         virtio->statistics.rx_pkts ++;
 599         virtio->statistics.rx_bytes += size;
 600     } else {
 601         virtio->statistics.rx_dropped ++;
 602
 603         goto err_exit;
 604     }
 605
 606     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 607         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio->pci_dev->config_header.intr_line);
 608
 609         v3_pci_raise_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 610         virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 611         virtio->statistics.interrupts ++;
 612     }
 613
 614     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 615
 616     /* notify guest if guest is running */
 617     if(virtio->rx_notify == 1){
 618         v3_interrupt_cpu(virtio->virtio_dev->vm, virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id, 0);
 619     }
 620
 621     return 0;
 622
 623 err_exit:
 624
 625     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 626
 627     return -1;
 628 }
 629
 630 static int virtio_free(struct virtio_dev_state * virtio) {
 631     struct virtio_net_state * backend = NULL;
 632     struct virtio_net_state * tmp = NULL;
 633
 634
 635     list_for_each_entry_safe(backend, tmp, &(virtio->dev_list), dev_link) {
 636
 637         // unregister from PCI
 638
 639         list_del(&(backend->dev_link));
 640         V3_Free(backend);
 641     }
 642
 643     V3_Free(virtio);
 644     return 0;
 645 }
 646
 647
 648 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 649     .free = (int (*)(void *))virtio_free,
 650 };
 651
 652
 653 static void virtio_nic_poll(struct v3_vm_info * vm, int budget, void * data){
 654     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 655
 656     if(virtio->tx_notify == 0){
 657         handle_pkt_tx(&(vm->cores[0]), virtio);
 658     }
 659 }
 660
 661 static int register_dev(struct virtio_dev_state * virtio,
 662                         struct virtio_net_state * net_state)
 663 {
 664     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 665     struct v3_pci_bar bars[6];
 666     int num_ports = sizeof(struct virtio_config);
 667     int tmp_ports = num_ports;
 668     int i;
 669
 670     // This gets the number of ports, rounded up to a power of 2
 671     net_state->io_range_size = 1; // must be a power of 2
 672     while (tmp_ports > 0) {
 673         tmp_ports >>= 1;
 674         net_state->io_range_size <<= 1;
 675     }
 676
 677     /* this is to account for any low order bits being set in num_ports
 678       * if there are none, then num_ports was already a power of 2 so we shift right to reset it
 679       */
 680     if ((num_ports & ((net_state->io_range_size >> 1) - 1)) == 0) {
 681         net_state->io_range_size >>= 1;
 682     }
 683
 684     for (i = 0; i < 6; i++) {
 685         bars[i].type = PCI_BAR_NONE;
 686     }
 687
 688     PrintDebug("Virtio-NIC io_range_size = %d\n", net_state->io_range_size);
 689
 690     bars[0].type = PCI_BAR_IO;
 691     bars[0].default_base_port = -1;
 692     bars[0].num_ports = net_state->io_range_size;
 693     bars[0].io_read = virtio_io_read;
 694     bars[0].io_write = virtio_io_write;
 695     bars[0].private_data = net_state;
 696
 697     pci_dev = v3_pci_register_device(virtio->pci_bus, PCI_STD_DEVICE,
 698                                      0, 4/*PCI_AUTO_DEV_NUM*/, 0,
 699                                      "LNX_VIRTIO_NIC", bars,
 700                                      NULL, NULL, NULL, net_state);
 701
 702     if (!pci_dev) {
 703         PrintError("Virtio NIC: Could not register PCI Device\n");
 704         return -1;
 705     }
 706
 707     PrintDebug("Virtio NIC:  registered to PCI bus\n");
 708
 709     pci_dev->config_header.vendor_id = VIRTIO_VENDOR_ID;
 710     pci_dev->config_header.subsystem_vendor_id = VIRTIO_SUBVENDOR_ID;
 711
 712
 713     pci_dev->config_header.device_id = VIRTIO_NET_DEV_ID;
 714     pci_dev->config_header.class = PCI_CLASS_NETWORK;
 715     pci_dev->config_header.subclass = PCI_NET_SUBCLASS_OTHER;
 716     pci_dev->config_header.subsystem_id = VIRTIO_NET_SUBDEVICE_ID;
 717     pci_dev->config_header.intr_pin = 1;
 718     pci_dev->config_header.max_latency = 1; // ?? (qemu does it...)
 719
 720     net_state->pci_dev = pci_dev;
 721     net_state->virtio_dev = virtio;
 722
 723     memcpy(net_state->net_cfg.mac, virtio->mac, 6);
 724
 725     virtio_init_state(net_state);
 726
 727     /* Add backend to list of devices */
 728     list_add(&(net_state->dev_link), &(virtio->dev_list));
 729
 730     return 0;
 731 }
 732
 733 #define RATE_UPPER_THRESHOLD 10  /* 10000 pkts per second, around 100Mbits */
 734 #define RATE_LOWER_THRESHOLD 1
 735 #define PROFILE_PERIOD 50 /*50ms*/
 736
 737 /* Timer Functions */
 738 static void virtio_nic_timer(struct guest_info * core,
 739                              uint64_t cpu_cycles, uint64_t cpu_freq,
 740                              void * priv_data) {
 741     struct virtio_net_state * net_state = (struct virtio_net_state *)priv_data;
 742     uint64_t period_ms;
 743
 744     period_ms = cpu_cycles/cpu_freq;
 745     net_state->past_ms += period_ms;
 746
 747     if(net_state->past_ms >  PROFILE_PERIOD){
 748         uint32_t tx_rate, rx_rate;
 749
 750         tx_rate = (net_state->statistics.tx_pkts - net_state->tx_pkts)/net_state->past_ms; /* pkts/per ms */
 751         rx_rate = (net_state->statistics.rx_pkts - net_state->rx_pkts)/net_state->past_ms;
 752
 753         net_state->tx_pkts = net_state->statistics.tx_pkts;
 754         net_state->rx_pkts = net_state->statistics.rx_pkts;
 755
 756         if(tx_rate > RATE_UPPER_THRESHOLD && net_state->tx_notify == 1){
 757             V3_Print("Virtio NIC: Switch TX to VMM driven mode\n");
 758             disable_cb(&(net_state->tx_vq));
 759             net_state->tx_notify = 0;
 760         }
 761
 762         if(tx_rate < RATE_LOWER_THRESHOLD && net_state->tx_notify == 0){
 763             V3_Print("Virtio NIC: Switch TX to Guest  driven mode\n");
 764             enable_cb(&(net_state->tx_vq));
 765             net_state->tx_notify = 1;
 766         }
 767
 768         if(rx_rate > RATE_UPPER_THRESHOLD && net_state->rx_notify == 1){
 769             PrintDebug("Virtio NIC: Switch RX to VMM None notify mode\n");
 770             net_state->rx_notify = 0;
 771         }
 772
 773         if(rx_rate < RATE_LOWER_THRESHOLD && net_state->rx_notify == 0){
 774             PrintDebug("Virtio NIC: Switch RX to VMM notify mode\n");
 775             net_state->rx_notify = 1;
 776         }
 777
 778         net_state->past_ms = 0;
 779     }
 780 }
 781
 782
 783 static struct v3_timer_ops timer_ops = {
 784     .update_timer = virtio_nic_timer,
 785 };
 786
 787
 788 static int connect_fn(struct v3_vm_info * info,
 789                       void * frontend_data,
 790                       struct v3_dev_net_ops * ops,
 791                       v3_cfg_tree_t * cfg,
 792                       void * private_data) {
 793     struct virtio_dev_state * virtio = (struct virtio_dev_state *)frontend_data;
 794     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 795
 796     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 797     register_dev(virtio, net_state);
 798
 799     net_state->net_ops = ops;
 800     net_state->backend_data = private_data;
 801     net_state->virtio_dev = virtio;
 802     net_state->tx_notify = 1;
 803     net_state->rx_notify = 1;
 804
 805     net_state->timer = v3_add_timer(&(info->cores[0]),&timer_ops,net_state);
 806
 807     ops->recv = virtio_rx;
 808     ops->poll = virtio_nic_poll;
 809     ops->frontend_data = net_state;
 810     memcpy(ops->fnt_mac, virtio->mac, ETH_ALEN);
 811
 812     return 0;
 813 }
 814
 815 static int virtio_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 816     struct vm_device * pci_bus = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "bus"));
 817     struct virtio_dev_state * virtio_state = NULL;
 818     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
 819     char macstr[128];
 820     char * str = v3_cfg_val(cfg, "mac");
 821     memcpy(macstr, str, strlen(str));
 822
 823     if (pci_bus == NULL) {
 824         PrintError("Virtio NIC: VirtIO devices require a PCI Bus");
 825         return -1;
 826     }
 827
 828     virtio_state  = (struct virtio_dev_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_dev_state));
 829     memset(virtio_state, 0, sizeof(struct virtio_dev_state));
 830
 831     INIT_LIST_HEAD(&(virtio_state->dev_list));
 832     virtio_state->pci_bus = pci_bus;
 833     virtio_state->vm = vm;
 834
 835     if (macstr != NULL && !str2mac(macstr, virtio_state->mac)) {
 836         PrintDebug("Virtio NIC: Mac specified %s\n", macstr);
 837         PrintDebug("MAC: %x:%x:%x:%x:%x:%x\n", virtio_state->mac[0],
 838                                 virtio_state->mac[1],
 839                                 virtio_state->mac[2],
 840                                 virtio_state->mac[3],
 841                                 virtio_state->mac[4],
 842                                 virtio_state->mac[5]);
 843     }else {
 844         PrintDebug("Virtio NIC: MAC not specified\n");
 845         random_ethaddr(virtio_state->mac);
 846     }
 847
 848     struct vm_device * dev = v3_add_device(vm, dev_id, &dev_ops, virtio_state);
 849
 850     if (dev == NULL) {
 851         PrintError("Virtio NIC: Could not attach device %s\n", dev_id);
 852         V3_Free(virtio_state);
 853         return -1;
 854     }
 855
 856     if (v3_dev_add_net_frontend(vm, dev_id, connect_fn, (void *)virtio_state) == -1) {
 857         PrintError("Virtio NIC: Could not register %s as net frontend\n", dev_id);
 858         v3_remove_device(dev);
 859         return -1;
 860     }
 861
 862     return 0;
 863 }
 864
 865 device_register("LNX_VIRTIO_NIC", virtio_init)
 866