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
  99     uint64_t pkt_sent, pkt_recv, pkt_drop;
 100
 101     struct v3_dev_net_ops * net_ops;
 102     v3_lock_t rx_lock, tx_lock;
 103
 104     void * backend_data;
 105     struct virtio_dev_state * virtio_dev;
 106     struct list_head dev_link;
 107 };
 108
 109 /* virtio nic error type */
 110 #define ERR_VIRTIO_OTHER  1
 111 #define ERR_VIRTIO_RXQ_FULL  2
 112 #define ERR_VIRTIO_RXQ_NOSET  3
 113 #define ERR_VIRTIO_TXQ_NOSET 4
 114 #define ERR_VIRTIO_TXQ_FULL 5
 115 #define ERR_VIRTIO_TXQ_DISABLED 6
 116
 117
 118 static int virtio_free(struct vm_device * dev)
 119 {
 120
 121     return 0;
 122 }
 123
 124 static int virtio_init_state(struct virtio_net_state * virtio)
 125 {
 126     virtio->rx_vq.queue_size = RX_QUEUE_SIZE;
 127     virtio->tx_vq.queue_size = TX_QUEUE_SIZE;
 128     virtio->ctrl_vq.queue_size = CTRL_QUEUE_SIZE;
 129
 130     virtio->rx_vq.ring_desc_addr = 0;
 131     virtio->rx_vq.ring_avail_addr = 0;
 132     virtio->rx_vq.ring_used_addr = 0;
 133     virtio->rx_vq.pfn = 0;
 134     virtio->rx_vq.cur_avail_idx = 0;
 135
 136     virtio->tx_vq.ring_desc_addr = 0;
 137     virtio->tx_vq.ring_avail_addr = 0;
 138     virtio->tx_vq.ring_used_addr = 0;
 139     virtio->tx_vq.pfn = 0;
 140     virtio->tx_vq.cur_avail_idx = 0;
 141
 142     virtio->ctrl_vq.ring_desc_addr = 0;
 143     virtio->ctrl_vq.ring_avail_addr = 0;
 144     virtio->ctrl_vq.ring_used_addr = 0;
 145     virtio->ctrl_vq.pfn = 0;
 146     virtio->ctrl_vq.cur_avail_idx = 0;
 147
 148     virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 149
 150     virtio->virtio_cfg.host_features = 0; // (1 << VIRTIO_NET_F_MAC);
 151
 152     if ((v3_lock_init(&(virtio->rx_lock)) == -1) ||
 153           (v3_lock_init(&(virtio->tx_lock)) == -1)){
 154         PrintError("Virtio NIC: Failure to init locks for net_state\n");
 155     }
 156
 157     virtio->pkt_sent = virtio->pkt_recv = virtio->pkt_drop = 0;
 158     virtio->buffed_rx = 0;
 159
 160     return 0;
 161 }
 162
 163 static int pkt_tx(struct guest_info * core, struct virtio_net_state * virtio, struct vring_desc * buf_desc)
 164 {
 165     uint8_t * buf = NULL;
 166     uint32_t len = buf_desc->length;
 167
 168     if (v3_gpa_to_hva(core, buf_desc->addr_gpa, (addr_t *)&(buf)) == -1) {
 169         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 170         return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 171     }
 172
 173     return virtio->net_ops->send(buf, len, virtio->backend_data, NULL);
 174 }
 175
 176
 177 static int copy_data_to_desc(struct guest_info * core,
 178                                         struct virtio_net_state * virtio_state,
 179                                         struct vring_desc * desc,
 180                                         uchar_t * buf,
 181                                         uint_t buf_len,
 182                                         uint_t offset)
 183 {
 184     uint32_t len;
 185     uint8_t * desc_buf = NULL;
 186
 187     if (v3_gpa_to_hva(core, desc->addr_gpa, (addr_t *)&(desc_buf)) == -1) {
 188         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 189         return -1;
 190     }
 191     len = (desc->length < buf_len)?(desc->length - offset):buf_len;
 192     memcpy(desc_buf+offset, buf, len);
 193
 194     return len;
 195 }
 196
 197
 198 static int get_desc_count(struct virtio_queue * q, int index) {
 199     struct vring_desc * tmp_desc = &(q->desc[index]);
 200     int cnt = 1;
 201
 202     while (tmp_desc->flags & VIRTIO_NEXT_FLAG) {
 203         tmp_desc = &(q->desc[tmp_desc->next]);
 204         cnt++;
 205     }
 206
 207     return cnt;
 208 }
 209
 210 static inline void enable_cb(struct virtio_queue *queue){
 211     queue->used->flags &= ~ VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 212 }
 213
 214 static inline void disable_cb(struct virtio_queue *queue) {
 215     queue->used->flags |= VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 216 }
 217
 218
 219 /* interrupt the guest, so the guest core get EXIT to Palacios
 220  * this happens when there are either incoming pkts for the guest
 221  * or the guest can start TX pkts again */
 222 static inline void notify_guest(struct virtio_net_state * virtio){
 223     v3_interrupt_cpu(virtio->virtio_dev->vm, virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id, 0);
 224 }
 225
 226
 227 /* guest free some pkts from rx queue */
 228 static int handle_rx_kick(struct guest_info *core, struct virtio_net_state * virtio)
 229 {
 230     unsigned long flags;
 231
 232     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 233
 234     virtio->net_ops->start_rx(virtio->backend_data);
 235     disable_cb(&virtio->rx_vq);
 236
 237     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 238
 239     return 0;
 240 }
 241
 242
 243 static int handle_ctrl(struct guest_info *core, struct virtio_net_state * virtio) {
 244
 245     return 0;
 246 }
 247
 248 static int handle_pkt_tx(struct guest_info *core, struct virtio_net_state * virtio_state)
 249 {
 250     struct virtio_queue * q = &(virtio_state->tx_vq);
 251     struct virtio_net_hdr * hdr = NULL;
 252     int recved = 0;
 253     unsigned long flags;
 254
 255     if (!q->ring_avail_addr)
 256         return -ERR_VIRTIO_TXQ_NOSET;
 257
 258     if(virtio_state->tx_disabled)
 259         return -ERR_VIRTIO_TXQ_DISABLED;
 260
 261     flags = v3_lock_irqsave(virtio_state->tx_lock);
 262     while (q->cur_avail_idx != q->avail->index) {
 263         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 264         addr_t hdr_addr = 0;
 265         uint16_t desc_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 266         int desc_cnt = get_desc_count(q, desc_idx);
 267         uint32_t req_len = 0;
 268         int i = 0;
 269
 270         hdr_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 271         if (v3_gpa_to_hva(core, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 272             PrintError("Could not translate block header address\n");
 273             goto exit_error;
 274         }
 275
 276         hdr = (struct virtio_net_hdr*)hdr_addr;
 277         desc_idx = hdr_desc->next;
 278
 279         if(desc_cnt > 2){
 280             PrintError("VNIC: merged rx buffer not supported\n");
 281             goto exit_error;
 282         }
 283
 284         /* here we assumed that one ethernet pkt is not splitted into multiple virtio buffer */
 285         for (i = 0; i < desc_cnt - 1; i++) {
 286             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 287             if (pkt_tx(core, virtio_state, buf_desc) == -1) {
 288                 PrintError("Error handling nic operation\n");
 289                 goto exit_error;
 290             }
 291
 292             req_len += buf_desc->length;
 293             desc_idx = buf_desc->next;
 294         }
 295         virtio_state->pkt_sent ++;
 296         recved ++;
 297
 298         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 299         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].length = req_len; // What do we set this to????
 300         q->used->index ++;
 301
 302         q->cur_avail_idx ++;
 303     }
 304
 305     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 306
 307     if(!recved)
 308         return 0;
 309
 310     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 311         v3_pci_raise_irq(virtio_state->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio_state->pci_dev);
 312         virtio_state->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 313     }
 314
 315     return 0;
 316
 317 exit_error:
 318
 319     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 320     return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 321 }
 322
 323
 324 static int virtio_setup_queue(struct guest_info *core,
 325                                 struct virtio_net_state * virtio_state,
 326                                 struct virtio_queue * queue,
 327                                                         addr_t pfn,
 328                                                         addr_t page_addr) {
 329     queue->pfn = pfn;
 330
 331     queue->ring_desc_addr = page_addr;
 332     queue->ring_avail_addr = page_addr + (queue->queue_size * sizeof(struct vring_desc));
 333     queue->ring_used_addr = ((queue->ring_avail_addr) +
 334                              (sizeof(struct vring_avail)) +
 335                              (queue->queue_size * sizeof(uint16_t)));
 336
 337     // round up to next page boundary.
 338     queue->ring_used_addr = (queue->ring_used_addr + 0xfff) & ~0xfff;
 339     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_desc_addr, (addr_t *)&(queue->desc)) == -1) {
 340         PrintError("Could not translate ring descriptor address\n");
 341          return -1;
 342     }
 343
 344     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_avail_addr, (addr_t *)&(queue->avail)) == -1) {
 345         PrintError("Could not translate ring available address\n");
 346         return -1;
 347     }
 348
 349     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_used_addr, (addr_t *)&(queue->used)) == -1) {
 350         PrintError("Could not translate ring used address\n");
 351         return -1;
 352     }
 353
 354     PrintDebug("RingDesc_addr=%p, Avail_addr=%p, Used_addr=%p\n",
 355                (void *)(queue->ring_desc_addr),
 356                (void *)(queue->ring_avail_addr),
 357                (void *)(queue->ring_used_addr));
 358
 359     PrintDebug("RingDesc=%p, Avail=%p, Used=%p\n",
 360                queue->desc, queue->avail, queue->used);
 361
 362     return 0;
 363 }
 364
 365 static int virtio_io_write(struct guest_info *core, uint16_t port, void * src, uint_t length, void * private_data)
 366 {
 367     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 368     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 369
 370
 371     PrintDebug("VIRTIO NIC %p Write for port %d (index=%d) len=%d, value=%x\n", private_data,
 372                port, port_idx,  length, *(uint32_t *)src);
 373
 374     switch (port_idx) {
 375         case GUEST_FEATURES_PORT:
 376             if (length != 4) {
 377                 PrintError("Illegal write length for guest features\n");
 378                 return -1;
 379             }
 380             virtio->virtio_cfg.guest_features = *(uint32_t *)src;
 381             break;
 382
 383         case VRING_PG_NUM_PORT:
 384             if (length != 4) {
 385                 PrintError("Illegal write length for page frame number\n");
 386                 return -1;
 387             }
 388             addr_t pfn = *(uint32_t *)src;
 389             addr_t page_addr = (pfn << VIRTIO_PAGE_SHIFT);
 390             uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 391             switch (queue_idx) {
 392                 case 0:
 393                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->rx_vq, pfn, page_addr);
 394                     disable_cb(&virtio->rx_vq);
 395                     break;
 396                 case 1:
 397                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->tx_vq, pfn, page_addr);
 398                     disable_cb(&virtio->tx_vq);
 399                     break;
 400                 case 2:
 401                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->ctrl_vq, pfn, page_addr);
 402                     break;
 403                 default:
 404                     break;
 405             }
 406             break;
 407
 408         case VRING_Q_SEL_PORT:
 409             virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector = *(uint16_t *)src;
 410             if (virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector > 2) {
 411                 PrintError("Virtio NIC: wrong queue idx: %d\n",
 412                            virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector);
 413                 return -1;
 414             }
 415             break;
 416
 417         case VRING_Q_NOTIFY_PORT:
 418             {
 419                 uint16_t queue_idx = *(uint16_t *)src;
 420                 if (queue_idx == 0){
 421                     handle_rx_kick(core, virtio);
 422                     PrintError("rx kick\n");
 423                 } else if (queue_idx == 1){
 424                     PrintError("tx kick\n");
 425                     if (handle_pkt_tx(core, virtio) == -1) {
 426                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 427                         return -1;
 428                     }
 429                 } else if (queue_idx == 2){
 430                     if (handle_ctrl(core, virtio) == -1) {
 431                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 432                         return -1;
 433                     }
 434                 } else {
 435                     PrintError("Wrong queue index %d\n", queue_idx);
 436                 }
 437                 break;
 438             }
 439
 440         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 441             virtio->virtio_cfg.status = *(uint8_t *)src;
 442             if (virtio->virtio_cfg.status == 0) {
 443                 PrintDebug("Resetting device\n");
 444                 virtio_init_state(virtio);
 445             }
 446             break;
 447
 448         case VIRTIO_ISR_PORT:
 449             virtio->virtio_cfg.pci_isr = *(uint8_t *)src;
 450             break;
 451
 452         default:
 453             return -1;
 454             break;
 455     }
 456
 457     return length;
 458 }
 459
 460 static int virtio_io_read(struct guest_info *core, uint16_t port, void * dst, uint_t length, void * private_data)
 461 {
 462     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 463     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 464     uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 465
 466     PrintDebug("Virtio NIC %p: Read  for port %d (index =%d), length=%d\n", private_data,
 467                port, port_idx, length);
 468
 469     switch (port_idx) {
 470         case HOST_FEATURES_PORT:
 471             if (length != 4) {
 472                 PrintError("Illegal read length for host features\n");
 473                 return -1;
 474             }
 475             *(uint32_t *)dst = virtio->virtio_cfg.host_features;
 476             break;
 477
 478         case VRING_PG_NUM_PORT:
 479             if (length != 4) {
 480                 PrintError("Illegal read length for page frame number\n");
 481                 return -1;
 482             }
 483             switch (queue_idx) {
 484                 case 0:
 485                     *(uint32_t *)dst = virtio->rx_vq.pfn;
 486                     break;
 487                 case 1:
 488                     *(uint32_t *)dst = virtio->tx_vq.pfn;
 489                     break;
 490                 case 2:
 491                     *(uint32_t *)dst = virtio->ctrl_vq.pfn;
 492                     break;
 493                 default:
 494                     break;
 495             }
 496             break;
 497
 498         case VRING_SIZE_PORT:
 499             if (length != 2) {
 500                 PrintError("Illegal read length for vring size\n");
 501                 return -1;
 502             }
 503             switch (queue_idx) {
 504                 case 0:
 505                     *(uint16_t *)dst = virtio->rx_vq.queue_size;
 506                     break;
 507                 case 1:
 508                     *(uint16_t *)dst = virtio->tx_vq.queue_size;
 509                     break;
 510                 case 2:
 511                     *(uint16_t *)dst = virtio->ctrl_vq.queue_size;
 512                     break;
 513                 default:
 514                     break;
 515             }
 516             break;
 517
 518         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 519             if (length != 1) {
 520                 PrintError("Illegal read length for status\n");
 521                 return -1;
 522             }
 523             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.status;
 524             break;
 525
 526         case VIRTIO_ISR_PORT:
 527             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.pci_isr;
 528             virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 529             v3_pci_lower_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 530             break;
 531
 532         default:
 533             PrintError("Virtio NIC: Read of Unhandled Virtio Read:%d\n", port_idx);
 534             return -1;
 535     }
 536
 537     return length;
 538 }
 539
 540
 541 static int virtio_rx(uint8_t * buf, uint32_t size, void * private_data) {
 542     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 543     struct virtio_queue * q = &(virtio->rx_vq);
 544     struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf hdr;
 545     uint32_t hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf);
 546     uint32_t data_len = size;
 547     uint32_t offset = 0;
 548     unsigned long flags;
 549     int ret_val = -ERR_VIRTIO_OTHER;
 550     int raw = 1;
 551
 552     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 553
 554     virtio->pkt_recv ++;
 555     if (!raw)
 556         data_len -= hdr_len;
 557
 558     if (!raw)
 559         memcpy(&hdr, buf, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 560     else
 561         memset(&hdr, 0, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 562
 563     if (q->ring_avail_addr == 0) {
 564         PrintError("Queue is not set\n");
 565         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_NOSET;
 566         goto exit;
 567     }
 568
 569     if (q->cur_avail_idx != q->avail->index){
 570         addr_t hdr_addr = 0;
 571         uint16_t hdr_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 572         uint16_t buf_idx = 0;
 573         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 574
 575         hdr_desc = &(q->desc[hdr_idx]);
 576         if (v3_gpa_to_hva(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 577             PrintError("Could not translate receive buffer address\n");
 578             goto exit;
 579         }
 580         hdr.num_buffers = 1;
 581         memcpy((void *)hdr_addr, &hdr, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 582         if (offset >= data_len) {
 583             hdr_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 584         }
 585
 586         struct vring_desc * buf_desc = NULL;
 587         for (buf_idx = hdr_desc->next; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 588             uint32_t len = 0;
 589             buf_desc = &(q->desc[buf_idx]);
 590
 591             len = copy_data_to_desc(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), virtio, buf_desc, buf + offset, data_len - offset, 0);
 592             offset += len;
 593             if (offset < data_len) {
 594                 buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 595             }
 596             buf_desc->length = len;
 597         }
 598         buf_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 599
 600         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 601         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) */
 602         q->used->index++;
 603         q->cur_avail_idx++;
 604
 605         /* if there are certain num of pkts in the RX queue, notify guest
 606           * so guest will exit to palacios
 607          * when it returns, guest gets the virtio rx interrupt */
 608         if((++virtio->buffed_rx > q->queue_size/5) &&
 609             (q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 610             if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 611                   notify_guest(virtio);
 612             }
 613             virtio->buffed_rx = 0;
 614         }
 615     } else {
 616         virtio->pkt_drop++;
 617         /* RX queue is full,  tell backend to stop RX on this device */
 618         virtio->net_ops->stop_rx(virtio->backend_data);
 619         enable_cb(&virtio->rx_vq);
 620
 621         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_FULL;
 622         goto exit;
 623     }
 624
 625     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 626         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio->pci_dev->config_header.intr_line);
 627         v3_pci_raise_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 628         virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 629     }
 630
 631     ret_val = offset;
 632
 633 exit:
 634
 635     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 636
 637     return ret_val;
 638 }
 639
 640
 641 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 642     .free = virtio_free,
 643     .reset = NULL,
 644     .start = NULL,
 645     .stop = NULL,
 646 };
 647
 648
 649 /* TODO: Issue here: which vm info it needs? calling VM or the device's own VM? */
 650 static void virtio_nic_poll(struct v3_vm_info * vm, void * data){
 651     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 652
 653     handle_pkt_tx(&(vm->cores[0]), virtio);
 654 }
 655
 656 static void virtio_start_tx(void * data){
 657     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 658     unsigned long flags;
 659
 660     flags = v3_lock_irqsave(virtio->tx_lock);
 661     virtio->tx_disabled = 0;
 662
 663     /* notify the device's guest to start sending pkt */
 664     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 665         notify_guest(virtio);
 666     }
 667     v3_unlock_irqrestore(virtio->tx_lock, flags);
 668 }
 669
 670 static void virtio_stop_tx(void * data){
 671     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 672     unsigned long flags;
 673
 674     flags = v3_lock_irqsave(virtio->tx_lock);
 675     virtio->tx_disabled = 1;
 676
 677     /* stop the guest to exit to palacios for sending pkt? */
 678     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 679        disable_cb(&virtio->tx_vq);
 680     }
 681
 682     v3_unlock_irqrestore(virtio->tx_lock, flags);
 683 }
 684
 685
 686
 687
 688 static int register_dev(struct virtio_dev_state * virtio, struct virtio_net_state * net_state)
 689 {
 690     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 691     struct v3_pci_bar bars[6];
 692     int num_ports = sizeof(struct virtio_config);
 693     int tmp_ports = num_ports;
 694     int i;
 695
 696     // This gets the number of ports, rounded up to a power of 2
 697     net_state->io_range_size = 1; // must be a power of 2
 698     while (tmp_ports > 0) {
 699         tmp_ports >>= 1;
 700         net_state->io_range_size <<= 1;
 701     }
 702
 703     // this is to account for any low order bits being set in num_ports
 704     // if there are none, then num_ports was already a power of 2 so we shift right to reset it
 705     if ((num_ports & ((net_state->io_range_size >> 1) - 1)) == 0) {
 706         net_state->io_range_size >>= 1;
 707     }
 708
 709     for (i = 0; i < 6; i++) {
 710         bars[i].type = PCI_BAR_NONE;
 711     }
 712
 713     PrintDebug("Virtio-NIC io_range_size = %d\n", net_state->io_range_size);
 714
 715     bars[0].type = PCI_BAR_IO;
 716     bars[0].default_base_port = -1;
 717     bars[0].num_ports = net_state->io_range_size;
 718     bars[0].io_read = virtio_io_read;
 719     bars[0].io_write = virtio_io_write;
 720     bars[0].private_data = net_state;
 721
 722     pci_dev = v3_pci_register_device(virtio->pci_bus, PCI_STD_DEVICE,
 723                                      0, 4/*PCI_AUTO_DEV_NUM*/, 0,
 724                                      "LNX_VIRTIO_NIC", bars,
 725                                      NULL, NULL, NULL, net_state);
 726
 727     if (!pci_dev) {
 728         PrintError("Virtio NIC: Could not register PCI Device\n");
 729         return -1;
 730     }
 731
 732     PrintDebug("Virtio NIC:  registered to PCI bus\n");
 733
 734     pci_dev->config_header.vendor_id = VIRTIO_VENDOR_ID;
 735     pci_dev->config_header.subsystem_vendor_id = VIRTIO_SUBVENDOR_ID;
 736
 737
 738     pci_dev->config_header.device_id = VIRTIO_NET_DEV_ID;
 739     pci_dev->config_header.class = PCI_CLASS_NETWORK;
 740     pci_dev->config_header.subclass = PCI_NET_SUBCLASS_OTHER;
 741     pci_dev->config_header.subsystem_id = VIRTIO_NET_SUBDEVICE_ID;
 742     pci_dev->config_header.intr_pin = 1;
 743     pci_dev->config_header.max_latency = 1; // ?? (qemu does it...)
 744
 745     net_state->pci_dev = pci_dev;
 746     net_state->virtio_dev = virtio;
 747
 748     uchar_t mac[6] = {0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11};
 749     memcpy(net_state->net_cfg.mac, mac, 6);
 750
 751     memcpy(pci_dev->config_data, net_state->net_cfg.mac, ETH_ALEN);
 752
 753     virtio_init_state(net_state);
 754
 755     return 0;
 756 }
 757
 758 static int connect_fn(struct v3_vm_info * info,
 759                       void * frontend_data,
 760                       struct v3_dev_net_ops * ops,
 761                       v3_cfg_tree_t * cfg,
 762                       void * private_data) {
 763     struct virtio_dev_state * virtio = (struct virtio_dev_state *)frontend_data;
 764     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 765
 766     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 767     register_dev(virtio, net_state);
 768
 769     net_state->net_ops = ops;
 770     net_state->backend_data = private_data;
 771
 772     ops->recv = virtio_rx;
 773     ops->poll = virtio_nic_poll;
 774     ops->start_tx = virtio_start_tx;
 775     ops->stop_tx = virtio_stop_tx;
 776     ops->frontend_data = net_state;
 777
 778     return 0;
 779 }
 780
 781 static int virtio_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 782     struct vm_device * pci_bus = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "bus"));
 783     struct virtio_dev_state * virtio_state = NULL;
 784     char * name = v3_cfg_val(cfg, "name");
 785
 786     PrintDebug("Virtio NIC: Initializing VIRTIO Network device: %s\n", name);
 787
 788     if (pci_bus == NULL) {
 789         PrintError("Virtio NIC: VirtIO devices require a PCI Bus");
 790         return -1;
 791     }
 792
 793     virtio_state  = (struct virtio_dev_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_dev_state));
 794     memset(virtio_state, 0, sizeof(struct virtio_dev_state));
 795
 796     INIT_LIST_HEAD(&(virtio_state->dev_list));
 797     virtio_state->pci_bus = pci_bus;
 798     virtio_state->vm = vm;
 799
 800     struct vm_device * dev = v3_allocate_device(name, &dev_ops, virtio_state);
 801     if (v3_attach_device(vm, dev) == -1) {
 802         PrintError("Virtio NIC: Could not attach device %s\n", name);
 803         return -1;
 804     }
 805
 806     if (v3_dev_add_net_frontend(vm, name, connect_fn, (void *)virtio_state) == -1) {
 807         PrintError("Virtio NIC: Could not register %s as net frontend\n", name);
 808         return -1;
 809     }
 810
 811     return 0;
 812 }
 813
 814 device_register("LNX_VIRTIO_NIC", virtio_init)
 815