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
 119
 120 static int virtio_init_state(struct virtio_net_state * virtio)
 121 {
 122     virtio->rx_vq.queue_size = RX_QUEUE_SIZE;
 123     virtio->tx_vq.queue_size = TX_QUEUE_SIZE;
 124     virtio->ctrl_vq.queue_size = CTRL_QUEUE_SIZE;
 125
 126     virtio->rx_vq.ring_desc_addr = 0;
 127     virtio->rx_vq.ring_avail_addr = 0;
 128     virtio->rx_vq.ring_used_addr = 0;
 129     virtio->rx_vq.pfn = 0;
 130     virtio->rx_vq.cur_avail_idx = 0;
 131
 132     virtio->tx_vq.ring_desc_addr = 0;
 133     virtio->tx_vq.ring_avail_addr = 0;
 134     virtio->tx_vq.ring_used_addr = 0;
 135     virtio->tx_vq.pfn = 0;
 136     virtio->tx_vq.cur_avail_idx = 0;
 137
 138     virtio->ctrl_vq.ring_desc_addr = 0;
 139     virtio->ctrl_vq.ring_avail_addr = 0;
 140     virtio->ctrl_vq.ring_used_addr = 0;
 141     virtio->ctrl_vq.pfn = 0;
 142     virtio->ctrl_vq.cur_avail_idx = 0;
 143
 144     virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 145
 146     virtio->virtio_cfg.host_features = 0; // (1 << VIRTIO_NET_F_MAC);
 147
 148     if ((v3_lock_init(&(virtio->rx_lock)) == -1) ||
 149         (v3_lock_init(&(virtio->tx_lock)) == -1)){
 150         PrintError("Virtio NIC: Failure to init locks for net_state\n");
 151     }
 152
 153     virtio->pkt_sent = virtio->pkt_recv = virtio->pkt_drop = 0;
 154     virtio->buffed_rx = 0;
 155
 156     return 0;
 157 }
 158
 159 static int
 160 pkt_tx(struct guest_info * core,
 161        struct virtio_net_state * virtio,
 162        struct vring_desc * buf_desc)
 163 {
 164     uint8_t * buf = NULL;
 165     uint32_t len = buf_desc->length;
 166
 167     if (v3_gpa_to_hva(core, buf_desc->addr_gpa, (addr_t *)&(buf)) == -1) {
 168         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 169         return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 170     }
 171
 172     return virtio->net_ops->send(buf, len, virtio->backend_data);
 173 }
 174
 175
 176 static int
 177 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,
 229                           struct virtio_net_state * virtio)
 230 {
 231     unsigned long flags;
 232
 233     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 234
 235     if(virtio->net_ops->start_rx != NULL){
 236         virtio->net_ops->start_rx(virtio->backend_data);
 237     }
 238         //disable_cb(&virtio->rx_vq);
 239
 240     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 241
 242     return 0;
 243 }
 244
 245
 246 static int handle_ctrl(struct guest_info *core,
 247                        struct virtio_net_state * virtio) {
 248
 249     return 0;
 250 }
 251
 252 static int handle_pkt_tx(struct guest_info *core,
 253                          struct virtio_net_state * virtio_state)
 254 {
 255     struct virtio_queue * q = &(virtio_state->tx_vq);
 256     struct virtio_net_hdr * hdr = NULL;
 257     int recved = 0;
 258     unsigned long flags;
 259
 260     if (!q->ring_avail_addr)
 261         return -ERR_VIRTIO_TXQ_NOSET;
 262
 263     if(virtio_state->tx_disabled)
 264         return -ERR_VIRTIO_TXQ_DISABLED;
 265
 266     flags = v3_lock_irqsave(virtio_state->tx_lock);
 267     while (q->cur_avail_idx != q->avail->index) {
 268         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 269         addr_t hdr_addr = 0;
 270         uint16_t desc_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 271         int desc_cnt = get_desc_count(q, desc_idx);
 272         uint32_t req_len = 0;
 273         int i = 0;
 274
 275         hdr_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 276         if (v3_gpa_to_hva(core, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 277             PrintError("Could not translate block header address\n");
 278             goto exit_error;
 279         }
 280
 281         hdr = (struct virtio_net_hdr*)hdr_addr;
 282         desc_idx = hdr_desc->next;
 283
 284         if(desc_cnt > 2){
 285             PrintError("VNIC: merged rx buffer not supported\n");
 286             goto exit_error;
 287         }
 288
 289         /* here we assumed that one ethernet pkt is not splitted into multiple virtio buffer */
 290         for (i = 0; i < desc_cnt - 1; i++) {
 291             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 292             if (pkt_tx(core, virtio_state, buf_desc) == -1) {
 293                 PrintError("Error handling nic operation\n");
 294                 goto exit_error;
 295             }
 296
 297             req_len += buf_desc->length;
 298             desc_idx = buf_desc->next;
 299         }
 300         virtio_state->pkt_sent ++;
 301         recved ++;
 302
 303         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 304         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].length = req_len; // What do we set this to????
 305         q->used->index ++;
 306
 307         q->cur_avail_idx ++;
 308     }
 309
 310     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 311
 312     if(!recved)
 313         return 0;
 314
 315     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 316         v3_pci_raise_irq(virtio_state->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio_state->pci_dev);
 317         virtio_state->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 318     }
 319
 320     return 0;
 321
 322 exit_error:
 323
 324     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 325     return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 326 }
 327
 328
 329 static int virtio_setup_queue(struct guest_info *core,
 330                               struct virtio_net_state * virtio_state,
 331                               struct virtio_queue * queue,
 332                               addr_t pfn, addr_t page_addr) {
 333     queue->pfn = pfn;
 334
 335     queue->ring_desc_addr = page_addr;
 336     queue->ring_avail_addr = page_addr + (queue->queue_size * sizeof(struct vring_desc));
 337     queue->ring_used_addr = ((queue->ring_avail_addr) +
 338                              (sizeof(struct vring_avail)) +
 339                              (queue->queue_size * sizeof(uint16_t)));
 340
 341     // round up to next page boundary.
 342     queue->ring_used_addr = (queue->ring_used_addr + 0xfff) & ~0xfff;
 343     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_desc_addr, (addr_t *)&(queue->desc)) == -1) {
 344         PrintError("Could not translate ring descriptor address\n");
 345          return -1;
 346     }
 347
 348     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_avail_addr, (addr_t *)&(queue->avail)) == -1) {
 349         PrintError("Could not translate ring available address\n");
 350         return -1;
 351     }
 352
 353     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_used_addr, (addr_t *)&(queue->used)) == -1) {
 354         PrintError("Could not translate ring used address\n");
 355         return -1;
 356     }
 357
 358     PrintDebug("RingDesc_addr=%p, Avail_addr=%p, Used_addr=%p\n",
 359                (void *)(queue->ring_desc_addr),
 360                (void *)(queue->ring_avail_addr),
 361                (void *)(queue->ring_used_addr));
 362
 363     PrintDebug("RingDesc=%p, Avail=%p, Used=%p\n",
 364                queue->desc, queue->avail, queue->used);
 365
 366     return 0;
 367 }
 368
 369 static int virtio_io_write(struct guest_info *core,
 370                            uint16_t port, void * src,
 371                            uint_t length, void * private_data)
 372 {
 373     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 374     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 375
 376     PrintDebug("VIRTIO NIC %p Write for port %d (index=%d) len=%d, value=%x\n", private_data,
 377                port, port_idx,  length, *(uint32_t *)src);
 378
 379     switch (port_idx) {
 380         case GUEST_FEATURES_PORT:
 381             if (length != 4) {
 382                 PrintError("Illegal write length for guest features\n");
 383                 return -1;
 384             }
 385             virtio->virtio_cfg.guest_features = *(uint32_t *)src;
 386             break;
 387
 388         case VRING_PG_NUM_PORT:
 389             if (length != 4) {
 390                 PrintError("Illegal write length for page frame number\n");
 391                 return -1;
 392             }
 393             addr_t pfn = *(uint32_t *)src;
 394             addr_t page_addr = (pfn << VIRTIO_PAGE_SHIFT);
 395             uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 396             switch (queue_idx) {
 397                 case 0:
 398                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->rx_vq, pfn, page_addr);
 399                     //disable_cb(&virtio->rx_vq);
 400                     break;
 401                 case 1:
 402                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->tx_vq, pfn, page_addr);
 403                     //disable_cb(&virtio->tx_vq);
 404                     break;
 405                 case 2:
 406                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->ctrl_vq, pfn, page_addr);
 407                     break;
 408                 default:
 409                     break;
 410             }
 411             break;
 412
 413         case VRING_Q_SEL_PORT:
 414             virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector = *(uint16_t *)src;
 415             if (virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector > 2) {
 416                 PrintError("Virtio NIC: wrong queue idx: %d\n",
 417                            virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector);
 418                 return -1;
 419             }
 420             break;
 421
 422         case VRING_Q_NOTIFY_PORT:
 423             {
 424                 uint16_t queue_idx = *(uint16_t *)src;
 425                 if (queue_idx == 0){
 426                     handle_rx_kick(core, virtio);
 427                 } else if (queue_idx == 1){
 428                     if (handle_pkt_tx(core, virtio) == -1) {
 429                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 430                         return -1;
 431                     }
 432                 } else if (queue_idx == 2){
 433                     if (handle_ctrl(core, virtio) == -1) {
 434                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 435                         return -1;
 436                     }
 437                 } else {
 438                     PrintError("Wrong queue index %d\n", queue_idx);
 439                 }
 440                 break;
 441             }
 442
 443         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 444             virtio->virtio_cfg.status = *(uint8_t *)src;
 445             if (virtio->virtio_cfg.status == 0) {
 446                 PrintDebug("Resetting device\n");
 447                 virtio_init_state(virtio);
 448             }
 449             break;
 450
 451         case VIRTIO_ISR_PORT:
 452             virtio->virtio_cfg.pci_isr = *(uint8_t *)src;
 453             break;
 454
 455         default:
 456             return -1;
 457             break;
 458     }
 459
 460     return length;
 461 }
 462
 463 static int virtio_io_read(struct guest_info *core,
 464                           uint16_t port, void * dst,
 465                           uint_t length, void * private_data)
 466 {
 467     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 468     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 469     uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 470
 471     PrintDebug("Virtio NIC %p: Read  for port %d (index =%d), length=%d\n", private_data,
 472                port, port_idx, length);
 473
 474     switch (port_idx) {
 475         case HOST_FEATURES_PORT:
 476             if (length != 4) {
 477                 PrintError("Illegal read length for host features\n");
 478                 return -1;
 479             }
 480             *(uint32_t *)dst = virtio->virtio_cfg.host_features;
 481             break;
 482
 483         case VRING_PG_NUM_PORT:
 484             if (length != 4) {
 485                 PrintError("Illegal read length for page frame number\n");
 486                 return -1;
 487             }
 488             switch (queue_idx) {
 489                 case 0:
 490                     *(uint32_t *)dst = virtio->rx_vq.pfn;
 491                     break;
 492                 case 1:
 493                     *(uint32_t *)dst = virtio->tx_vq.pfn;
 494                     break;
 495                 case 2:
 496                     *(uint32_t *)dst = virtio->ctrl_vq.pfn;
 497                     break;
 498                 default:
 499                     break;
 500             }
 501             break;
 502
 503         case VRING_SIZE_PORT:
 504             if (length != 2) {
 505                 PrintError("Illegal read length for vring size\n");
 506                 return -1;
 507             }
 508             switch (queue_idx) {
 509                 case 0:
 510                     *(uint16_t *)dst = virtio->rx_vq.queue_size;
 511                     break;
 512                 case 1:
 513                     *(uint16_t *)dst = virtio->tx_vq.queue_size;
 514                     break;
 515                 case 2:
 516                     *(uint16_t *)dst = virtio->ctrl_vq.queue_size;
 517                     break;
 518                 default:
 519                     break;
 520             }
 521             break;
 522
 523         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 524             if (length != 1) {
 525                 PrintError("Illegal read length for status\n");
 526                 return -1;
 527             }
 528             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.status;
 529             break;
 530
 531         case VIRTIO_ISR_PORT:
 532             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.pci_isr;
 533             virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 534             v3_pci_lower_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 535             break;
 536
 537         default:
 538             PrintError("Virtio NIC: Read of Unhandled Virtio Read:%d\n", port_idx);
 539             return -1;
 540     }
 541
 542     return length;
 543 }
 544
 545
 546 static int virtio_rx(uint8_t * buf, uint32_t size, void * private_data) {
 547     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 548     struct virtio_queue * q = &(virtio->rx_vq);
 549     struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf hdr;
 550     uint32_t hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf);
 551     uint32_t data_len = size;
 552     uint32_t offset = 0;
 553     unsigned long flags;
 554     int ret_val = -ERR_VIRTIO_OTHER;
 555     int raw = 1;
 556
 557 #ifndef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
 558    {
 559         PrintDebug("Virtio-NIC: virtio_rx: size: %d\n", size);
 560         //v3_hexdump(buf, size, NULL, 0);
 561    }
 562 #endif
 563
 564     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 565
 566     virtio->pkt_recv ++;
 567     if (!raw)
 568         data_len -= hdr_len;
 569
 570     if (!raw)
 571         memcpy(&hdr, buf, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 572     else
 573         memset(&hdr, 0, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 574
 575     if (q->ring_avail_addr == 0) {
 576         PrintError("Queue is not set\n");
 577         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_NOSET;
 578         goto exit;
 579     }
 580
 581     if (q->cur_avail_idx != q->avail->index){
 582         addr_t hdr_addr = 0;
 583         uint16_t hdr_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 584         uint16_t buf_idx = 0;
 585         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 586
 587         hdr_desc = &(q->desc[hdr_idx]);
 588         if (v3_gpa_to_hva(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 589             PrintError("Could not translate receive buffer address\n");
 590             goto exit;
 591         }
 592         hdr.num_buffers = 1;
 593         memcpy((void *)hdr_addr, &hdr, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 594         if (offset >= data_len) {
 595             hdr_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 596         }
 597
 598         struct vring_desc * buf_desc = NULL;
 599         for (buf_idx = hdr_desc->next; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 600             uint32_t len = 0;
 601             buf_desc = &(q->desc[buf_idx]);
 602
 603             len = copy_data_to_desc(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), virtio, buf_desc, buf + offset, data_len - offset, 0);
 604             offset += len;
 605             if (offset < data_len) {
 606                 buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 607             }
 608             buf_desc->length = len;
 609         }
 610         buf_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 611
 612         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 613         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) */
 614         q->used->index++;
 615         q->cur_avail_idx++;
 616
 617         /* if there are certain num of pkts in the RX queue, notify guest
 618           * so guest will exit to palacios
 619          * when it returns, guest gets the virtio rx interrupt */
 620         if((++virtio->buffed_rx > q->queue_size/5) &&
 621             (q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 622             if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 623                   notify_guest(virtio);
 624             }
 625             virtio->buffed_rx = 0;
 626         }
 627     } else {
 628         virtio->pkt_drop++;
 629         /* RX queue is full,  tell backend to stop RX on this device */
 630         virtio->net_ops->stop_rx(virtio->backend_data);
 631         enable_cb(&virtio->rx_vq);
 632
 633         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_FULL;
 634         goto exit;
 635     }
 636
 637     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 638         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio->pci_dev->config_header.intr_line);
 639         v3_pci_raise_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 640         virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 641     }
 642
 643     ret_val = offset;
 644
 645 exit:
 646
 647     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 648
 649     return ret_val;
 650 }
 651
 652 static int virtio_free(struct virtio_net_state * virtio) {
 653
 654     // unregister from PCI
 655
 656     V3_Free(virtio);
 657     return 0;
 658 }
 659
 660
 661 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 662     .free = (int (*)(void *))virtio_free,
 663 };
 664
 665
 666 /* TODO: Issue here: which vm info it needs? calling VM or the device's own VM? */
 667 static void virtio_nic_poll(struct v3_vm_info * vm, void * data){
 668     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 669
 670     handle_pkt_tx(&(vm->cores[0]), virtio);
 671 }
 672
 673 static void virtio_start_tx(void * data){
 674     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 675     unsigned long flags;
 676
 677     flags = v3_lock_irqsave(virtio->tx_lock);
 678     virtio->tx_disabled = 0;
 679
 680     /* notify the device's guest to start sending pkt */
 681     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 682         notify_guest(virtio);
 683     }
 684     v3_unlock_irqrestore(virtio->tx_lock, flags);
 685 }
 686
 687 static void virtio_stop_tx(void * data){
 688     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 689     unsigned long flags;
 690
 691     flags = v3_lock_irqsave(virtio->tx_lock);
 692     virtio->tx_disabled = 1;
 693
 694     /* stop the guest to exit to palacios for sending pkt? */
 695     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 696        disable_cb(&virtio->tx_vq);
 697     }
 698
 699     v3_unlock_irqrestore(virtio->tx_lock, flags);
 700 }
 701
 702
 703
 704
 705 static int register_dev(struct virtio_dev_state * virtio,
 706                         struct virtio_net_state * net_state)
 707 {
 708     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 709     struct v3_pci_bar bars[6];
 710     int num_ports = sizeof(struct virtio_config);
 711     int tmp_ports = num_ports;
 712     int i;
 713
 714     // This gets the number of ports, rounded up to a power of 2
 715     net_state->io_range_size = 1; // must be a power of 2
 716     while (tmp_ports > 0) {
 717         tmp_ports >>= 1;
 718         net_state->io_range_size <<= 1;
 719     }
 720
 721     // this is to account for any low order bits being set in num_ports
 722     // if there are none, then num_ports was already a power of 2 so we shift right to reset it
 723     if ((num_ports & ((net_state->io_range_size >> 1) - 1)) == 0) {
 724         net_state->io_range_size >>= 1;
 725     }
 726
 727     for (i = 0; i < 6; i++) {
 728         bars[i].type = PCI_BAR_NONE;
 729     }
 730
 731     PrintDebug("Virtio-NIC io_range_size = %d\n", net_state->io_range_size);
 732
 733     bars[0].type = PCI_BAR_IO;
 734     bars[0].default_base_port = -1;
 735     bars[0].num_ports = net_state->io_range_size;
 736     bars[0].io_read = virtio_io_read;
 737     bars[0].io_write = virtio_io_write;
 738     bars[0].private_data = net_state;
 739
 740     pci_dev = v3_pci_register_device(virtio->pci_bus, PCI_STD_DEVICE,
 741                                      0, 4/*PCI_AUTO_DEV_NUM*/, 0,
 742                                      "LNX_VIRTIO_NIC", bars,
 743                                      NULL, NULL, NULL, net_state);
 744
 745     if (!pci_dev) {
 746         PrintError("Virtio NIC: Could not register PCI Device\n");
 747         return -1;
 748     }
 749
 750     PrintDebug("Virtio NIC:  registered to PCI bus\n");
 751
 752     pci_dev->config_header.vendor_id = VIRTIO_VENDOR_ID;
 753     pci_dev->config_header.subsystem_vendor_id = VIRTIO_SUBVENDOR_ID;
 754
 755
 756     pci_dev->config_header.device_id = VIRTIO_NET_DEV_ID;
 757     pci_dev->config_header.class = PCI_CLASS_NETWORK;
 758     pci_dev->config_header.subclass = PCI_NET_SUBCLASS_OTHER;
 759     pci_dev->config_header.subsystem_id = VIRTIO_NET_SUBDEVICE_ID;
 760     pci_dev->config_header.intr_pin = 1;
 761     pci_dev->config_header.max_latency = 1; // ?? (qemu does it...)
 762
 763     net_state->pci_dev = pci_dev;
 764     net_state->virtio_dev = virtio;
 765
 766     uchar_t mac[6] = {0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11};
 767     memcpy(net_state->net_cfg.mac, mac, 6);
 768
 769     memcpy(pci_dev->config_data, net_state->net_cfg.mac, ETH_ALEN);
 770
 771     virtio_init_state(net_state);
 772
 773     return 0;
 774 }
 775
 776 static int connect_fn(struct v3_vm_info * info,
 777                       void * frontend_data,
 778                       struct v3_dev_net_ops * ops,
 779                       v3_cfg_tree_t * cfg,
 780                       void * private_data) {
 781     struct virtio_dev_state * virtio = (struct virtio_dev_state *)frontend_data;
 782     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 783
 784     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 785     register_dev(virtio, net_state);
 786
 787     net_state->net_ops = ops;
 788     net_state->backend_data = private_data;
 789     net_state->virtio_dev = virtio;
 790
 791
 792     ops->recv = virtio_rx;
 793     ops->poll = virtio_nic_poll;
 794     ops->start_tx = virtio_start_tx;
 795     ops->stop_tx = virtio_stop_tx;
 796     ops->frontend_data = net_state;
 797
 798     return 0;
 799 }
 800
 801 static int virtio_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 802     struct vm_device * pci_bus = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "bus"));
 803     struct virtio_dev_state * virtio_state = NULL;
 804     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
 805
 806     PrintDebug("Virtio NIC: Initializing VIRTIO Network device: %s\n", dev_id);
 807
 808     if (pci_bus == NULL) {
 809         PrintError("Virtio NIC: VirtIO devices require a PCI Bus");
 810         return -1;
 811     }
 812
 813     virtio_state  = (struct virtio_dev_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_dev_state));
 814     memset(virtio_state, 0, sizeof(struct virtio_dev_state));
 815
 816     INIT_LIST_HEAD(&(virtio_state->dev_list));
 817     virtio_state->pci_bus = pci_bus;
 818     virtio_state->vm = vm;
 819
 820     struct vm_device * dev = v3_add_device(vm, dev_id, &dev_ops, virtio_state);
 821
 822     if (dev == NULL) {
 823         PrintError("Virtio NIC: Could not attach device %s\n", dev_id);
 824         V3_Free(virtio_state);
 825         return -1;
 826     }
 827
 828     if (v3_dev_add_net_frontend(vm, dev_id, connect_fn, (void *)virtio_state) == -1) {
 829         PrintError("Virtio NIC: Could not register %s as net frontend\n", dev_id);
 830         v3_remove_device(dev);
 831         return -1;
 832     }
 833
 834     return 0;
 835 }
 836
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 838