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
  34
  35 #ifndef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
  36 #undef PrintDebug
  37 #define PrintDebug(fmt, args...)
  38 #endif
  39
  40 #define VIRTIO_NET_S_LINK_UP    1       /* Link is up */
  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 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE         0       /* Not a GSO frame */
  48         uint8_t gso_type;
  49         uint16_t hdr_len;               /* Ethernet + IP + tcp/udp hdrs */
  50         uint16_t gso_size;              /* Bytes to append to hdr_len per frame */
  51         uint16_t csum_start;            /* Position to start checksumming from */
  52         uint16_t csum_offset;           /* Offset after that to place checksum */
  53 }__attribute__((packed));
  54
  55
  56 /* This is the version of the header to use when the MRG_RXBUF
  57  * feature has been negotiated. */
  58 struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf {
  59         struct virtio_net_hdr hdr;
  60         uint16_t num_buffers;   /* Number of merged rx buffers */
  61 };
  62
  63
  64 #define TX_QUEUE_SIZE 64
  65 #define RX_QUEUE_SIZE 1024
  66 #define CTRL_QUEUE_SIZE 64
  67
  68 #define VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF  15      /* Host can merge receive buffers. */
  69 #define VIRTIO_NET_F_MAC        5       /* Host has given MAC address. */
  70 #define VIRTIO_NET_F_GSO        6       /* Host handles pkts w/ any GSO type */
  71 #define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4  11      /* Host can handle TSOv4 in. */
  72
  73 /* this is not how virtio supposed to be,
  74  * we may need a separately implemented virtio_pci
  75  * In order to make guest to get virtio MAC from host
  76  * I added it here  -- Lei
  77  */
  78  #define VIRTIO_NET_CONFIG 20
  79
  80
  81 struct virtio_net_config
  82 {
  83     uint8_t mac[ETH_ALEN];      /* VIRTIO_NET_F_MAC */
  84     uint16_t status;
  85 } __attribute__((packed));
  86
  87 struct virtio_dev_state {
  88     struct vm_device * pci_bus;
  89     struct list_head dev_list;
  90     struct v3_vm_info *vm;
  91
  92     char mac[ETH_ALEN];
  93 };
  94
  95 struct virtio_net_state {
  96     struct virtio_net_config net_cfg;
  97     struct virtio_config virtio_cfg;
  98
  99     struct vm_device * dev;
 100     struct pci_device * pci_dev;
 101     int io_range_size;
 102
 103     struct virtio_queue rx_vq;          /* idx 0, pkts to guest */
 104     struct virtio_queue tx_vq;          /* idx 1, pkts from guest */
 105     struct virtio_queue ctrl_vq;        /* idx 2 */
 106
 107     int buffed_rx;
 108     int tx_disabled;                    /* stop TX pkts from guest */
 109
 110     uint64_t pkt_sent, pkt_recv, pkt_drop;
 111
 112     struct v3_dev_net_ops * net_ops;
 113     v3_lock_t rx_lock, tx_lock;
 114
 115     void * backend_data;
 116     struct virtio_dev_state * virtio_dev;
 117     struct list_head dev_link;
 118 };
 119
 120 /* virtio nic error type */
 121 #define ERR_VIRTIO_OTHER  1
 122 #define ERR_VIRTIO_RXQ_FULL  2
 123 #define ERR_VIRTIO_RXQ_NOSET  3
 124 #define ERR_VIRTIO_TXQ_NOSET 4
 125 #define ERR_VIRTIO_TXQ_FULL 5
 126 #define ERR_VIRTIO_TXQ_DISABLED 6
 127
 128
 129
 130
 131 static int virtio_init_state(struct virtio_net_state * virtio)
 132 {
 133     virtio->rx_vq.queue_size = RX_QUEUE_SIZE;
 134     virtio->tx_vq.queue_size = TX_QUEUE_SIZE;
 135     virtio->ctrl_vq.queue_size = CTRL_QUEUE_SIZE;
 136
 137     virtio->rx_vq.ring_desc_addr = 0;
 138     virtio->rx_vq.ring_avail_addr = 0;
 139     virtio->rx_vq.ring_used_addr = 0;
 140     virtio->rx_vq.pfn = 0;
 141     virtio->rx_vq.cur_avail_idx = 0;
 142
 143     virtio->tx_vq.ring_desc_addr = 0;
 144     virtio->tx_vq.ring_avail_addr = 0;
 145     virtio->tx_vq.ring_used_addr = 0;
 146     virtio->tx_vq.pfn = 0;
 147     virtio->tx_vq.cur_avail_idx = 0;
 148
 149     virtio->ctrl_vq.ring_desc_addr = 0;
 150     virtio->ctrl_vq.ring_avail_addr = 0;
 151     virtio->ctrl_vq.ring_used_addr = 0;
 152     virtio->ctrl_vq.pfn = 0;
 153     virtio->ctrl_vq.cur_avail_idx = 0;
 154
 155     virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 156
 157     virtio->virtio_cfg.host_features = 0 | (1 << VIRTIO_NET_F_MAC);
 158
 159     if ((v3_lock_init(&(virtio->rx_lock)) == -1) ||
 160         (v3_lock_init(&(virtio->tx_lock)) == -1)){
 161         PrintError("Virtio NIC: Failure to init locks for net_state\n");
 162     }
 163
 164     virtio->pkt_sent = virtio->pkt_recv = virtio->pkt_drop = 0;
 165     virtio->buffed_rx = 0;
 166
 167     return 0;
 168 }
 169
 170 static int
 171 pkt_tx(struct guest_info * core,
 172        struct virtio_net_state * virtio,
 173        struct vring_desc * buf_desc)
 174 {
 175     uint8_t * buf = NULL;
 176     uint32_t len = buf_desc->length;
 177
 178     if (v3_gpa_to_hva(core, buf_desc->addr_gpa, (addr_t *)&(buf)) == -1) {
 179         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 180         return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 181     }
 182
 183     return virtio->net_ops->send(buf, len, virtio->backend_data);
 184 }
 185
 186
 187 static int
 188 copy_data_to_desc(struct guest_info * core,
 189                   struct virtio_net_state * virtio_state,
 190                   struct vring_desc * desc,
 191                   uchar_t * buf,
 192                   uint_t buf_len,
 193                   uint_t offset)
 194 {
 195     uint32_t len;
 196     uint8_t * desc_buf = NULL;
 197
 198     if (v3_gpa_to_hva(core, desc->addr_gpa, (addr_t *)&(desc_buf)) == -1) {
 199         PrintError("Could not translate buffer address\n");
 200         return -1;
 201     }
 202     len = (desc->length < buf_len)?(desc->length - offset):buf_len;
 203     memcpy(desc_buf+offset, buf, len);
 204
 205     return len;
 206 }
 207
 208
 209 static int get_desc_count(struct virtio_queue * q, int index) {
 210     struct vring_desc * tmp_desc = &(q->desc[index]);
 211     int cnt = 1;
 212
 213     while (tmp_desc->flags & VIRTIO_NEXT_FLAG) {
 214         tmp_desc = &(q->desc[tmp_desc->next]);
 215         cnt++;
 216     }
 217
 218     return cnt;
 219 }
 220
 221 static inline void enable_cb(struct virtio_queue *queue){
 222     queue->used->flags &= ~ VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 223 }
 224
 225 static inline void disable_cb(struct virtio_queue *queue) {
 226     queue->used->flags |= VRING_NO_NOTIFY_FLAG;
 227 }
 228
 229
 230 /* interrupt the guest, so the guest core get EXIT to Palacios
 231  * this happens when there are either incoming pkts for the guest
 232  * or the guest can start TX pkts again */
 233 static inline void notify_guest(struct virtio_net_state * virtio){
 234     v3_interrupt_cpu(virtio->virtio_dev->vm, virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id, 0);
 235 }
 236
 237
 238 /* guest free some pkts from rx queue */
 239 static int handle_rx_kick(struct guest_info *core,
 240                           struct virtio_net_state * virtio)
 241 {
 242     unsigned long flags;
 243
 244     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 245
 246     if(virtio->net_ops->start_rx != NULL){
 247         virtio->net_ops->start_rx(virtio->backend_data);
 248     }
 249         //disable_cb(&virtio->rx_vq);
 250
 251     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 252
 253     return 0;
 254 }
 255
 256
 257 static int handle_ctrl(struct guest_info *core,
 258                        struct virtio_net_state * virtio) {
 259
 260     return 0;
 261 }
 262
 263 static int handle_pkt_tx(struct guest_info *core,
 264                          struct virtio_net_state * virtio_state)
 265 {
 266     struct virtio_queue * q = &(virtio_state->tx_vq);
 267     struct virtio_net_hdr * hdr = NULL;
 268     int recved = 0;
 269     unsigned long flags;
 270
 271     if (!q->ring_avail_addr)
 272         return -ERR_VIRTIO_TXQ_NOSET;
 273
 274     if(virtio_state->tx_disabled)
 275         return -ERR_VIRTIO_TXQ_DISABLED;
 276
 277     flags = v3_lock_irqsave(virtio_state->tx_lock);
 278     while (q->cur_avail_idx != q->avail->index) {
 279         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 280         addr_t hdr_addr = 0;
 281         uint16_t desc_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 282         int desc_cnt = get_desc_count(q, desc_idx);
 283         uint32_t req_len = 0;
 284         int i = 0;
 285
 286         hdr_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 287         if (v3_gpa_to_hva(core, hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 288             PrintError("Could not translate block header address\n");
 289             goto exit_error;
 290         }
 291
 292         hdr = (struct virtio_net_hdr*)hdr_addr;
 293         desc_idx = hdr_desc->next;
 294
 295         if(desc_cnt > 2){
 296             PrintError("VNIC: merged rx buffer not supported\n");
 297             goto exit_error;
 298         }
 299
 300         /* here we assumed that one ethernet pkt is not splitted into multiple virtio buffer */
 301         for (i = 0; i < desc_cnt - 1; i++) {
 302             struct vring_desc * buf_desc = &(q->desc[desc_idx]);
 303             if (pkt_tx(core, virtio_state, buf_desc) == -1) {
 304                 PrintError("Error handling nic operation\n");
 305                 goto exit_error;
 306             }
 307
 308             req_len += buf_desc->length;
 309             desc_idx = buf_desc->next;
 310         }
 311         virtio_state->pkt_sent ++;
 312         recved ++;
 313
 314         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 315         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].length = req_len; // What do we set this to????
 316         q->used->index ++;
 317
 318         q->cur_avail_idx ++;
 319     }
 320
 321     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 322
 323     if(!recved)
 324         return 0;
 325
 326     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 327         v3_pci_raise_irq(virtio_state->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio_state->pci_dev);
 328         virtio_state->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 329     }
 330
 331     return 0;
 332
 333 exit_error:
 334
 335     v3_unlock_irqrestore(virtio_state->tx_lock, flags);
 336     return -ERR_VIRTIO_OTHER;
 337 }
 338
 339
 340 static int virtio_setup_queue(struct guest_info *core,
 341                               struct virtio_net_state * virtio_state,
 342                               struct virtio_queue * queue,
 343                               addr_t pfn, addr_t page_addr) {
 344     queue->pfn = pfn;
 345
 346     queue->ring_desc_addr = page_addr;
 347     queue->ring_avail_addr = page_addr + (queue->queue_size * sizeof(struct vring_desc));
 348     queue->ring_used_addr = ((queue->ring_avail_addr) +
 349                              (sizeof(struct vring_avail)) +
 350                              (queue->queue_size * sizeof(uint16_t)));
 351
 352     // round up to next page boundary.
 353     queue->ring_used_addr = (queue->ring_used_addr + 0xfff) & ~0xfff;
 354     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_desc_addr, (addr_t *)&(queue->desc)) == -1) {
 355         PrintError("Could not translate ring descriptor address\n");
 356          return -1;
 357     }
 358
 359     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_avail_addr, (addr_t *)&(queue->avail)) == -1) {
 360         PrintError("Could not translate ring available address\n");
 361         return -1;
 362     }
 363
 364     if (v3_gpa_to_hva(core, queue->ring_used_addr, (addr_t *)&(queue->used)) == -1) {
 365         PrintError("Could not translate ring used address\n");
 366         return -1;
 367     }
 368
 369     PrintDebug("RingDesc_addr=%p, Avail_addr=%p, Used_addr=%p\n",
 370                (void *)(queue->ring_desc_addr),
 371                (void *)(queue->ring_avail_addr),
 372                (void *)(queue->ring_used_addr));
 373
 374     PrintDebug("RingDesc=%p, Avail=%p, Used=%p\n",
 375                queue->desc, queue->avail, queue->used);
 376
 377     return 0;
 378 }
 379
 380 static int virtio_io_write(struct guest_info *core,
 381                            uint16_t port, void * src,
 382                            uint_t length, void * private_data)
 383 {
 384     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 385     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 386
 387     PrintDebug("VIRTIO NIC %p Write for port %d (index=%d) len=%d, value=%x\n", private_data,
 388                port, port_idx,  length, *(uint32_t *)src);
 389
 390     switch (port_idx) {
 391         case GUEST_FEATURES_PORT:
 392             if (length != 4) {
 393                 PrintError("Illegal write length for guest features\n");
 394                 return -1;
 395             }
 396             virtio->virtio_cfg.guest_features = *(uint32_t *)src;
 397             break;
 398
 399         case VRING_PG_NUM_PORT:
 400             if (length != 4) {
 401                 PrintError("Illegal write length for page frame number\n");
 402                 return -1;
 403             }
 404             addr_t pfn = *(uint32_t *)src;
 405             addr_t page_addr = (pfn << VIRTIO_PAGE_SHIFT);
 406             uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 407             switch (queue_idx) {
 408                 case 0:
 409                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->rx_vq, pfn, page_addr);
 410                     //disable_cb(&virtio->rx_vq);
 411                     break;
 412                 case 1:
 413                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->tx_vq, pfn, page_addr);
 414                     //disable_cb(&virtio->tx_vq);
 415                     break;
 416                 case 2:
 417                     virtio_setup_queue(core, virtio, &virtio->ctrl_vq, pfn, page_addr);
 418                     break;
 419                 default:
 420                     break;
 421             }
 422             break;
 423
 424         case VRING_Q_SEL_PORT:
 425             virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector = *(uint16_t *)src;
 426             if (virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector > 2) {
 427                 PrintError("Virtio NIC: wrong queue idx: %d\n",
 428                            virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector);
 429                 return -1;
 430             }
 431             break;
 432
 433         case VRING_Q_NOTIFY_PORT:
 434             {
 435                 uint16_t queue_idx = *(uint16_t *)src;
 436                 if (queue_idx == 0){
 437                     handle_rx_kick(core, virtio);
 438                 } else if (queue_idx == 1){
 439                     if (handle_pkt_tx(core, virtio) == -1) {
 440                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 441                         return -1;
 442                     }
 443                 } else if (queue_idx == 2){
 444                     if (handle_ctrl(core, virtio) == -1) {
 445                         PrintError("Could not handle NIC Notification\n");
 446                         return -1;
 447                     }
 448                 } else {
 449                     PrintError("Wrong queue index %d\n", queue_idx);
 450                 }
 451                 break;
 452             }
 453
 454         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 455             virtio->virtio_cfg.status = *(uint8_t *)src;
 456             if (virtio->virtio_cfg.status == 0) {
 457                 PrintDebug("Resetting device\n");
 458                 virtio_init_state(virtio);
 459             }
 460             break;
 461
 462         case VIRTIO_ISR_PORT:
 463             virtio->virtio_cfg.pci_isr = *(uint8_t *)src;
 464             break;
 465
 466         default:
 467             return -1;
 468             break;
 469     }
 470
 471     return length;
 472 }
 473
 474 static int virtio_io_read(struct guest_info *core,
 475                           uint16_t port, void * dst,
 476                           uint_t length, void * private_data)
 477 {
 478     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 479     int port_idx = port % virtio->io_range_size;
 480     uint16_t queue_idx = virtio->virtio_cfg.vring_queue_selector;
 481
 482     PrintDebug("Virtio NIC %p: Read  for port 0x%x (index =%d), length=%d\n", private_data,
 483                port, port_idx, length);
 484
 485     switch (port_idx) {
 486         case HOST_FEATURES_PORT:
 487             if (length != 4) {
 488                 PrintError("Illegal read length for host features\n");
 489                 return -1;
 490             }
 491             *(uint32_t *)dst = virtio->virtio_cfg.host_features;
 492             break;
 493
 494         case VRING_PG_NUM_PORT:
 495             if (length != 4) {
 496                 PrintError("Illegal read length for page frame number\n");
 497                 return -1;
 498             }
 499             switch (queue_idx) {
 500                 case 0:
 501                     *(uint32_t *)dst = virtio->rx_vq.pfn;
 502                     break;
 503                 case 1:
 504                     *(uint32_t *)dst = virtio->tx_vq.pfn;
 505                     break;
 506                 case 2:
 507                     *(uint32_t *)dst = virtio->ctrl_vq.pfn;
 508                     break;
 509                 default:
 510                     break;
 511             }
 512             break;
 513
 514         case VRING_SIZE_PORT:
 515             if (length != 2) {
 516                 PrintError("Illegal read length for vring size\n");
 517                 return -1;
 518             }
 519             switch (queue_idx) {
 520                 case 0:
 521                     *(uint16_t *)dst = virtio->rx_vq.queue_size;
 522                     break;
 523                 case 1:
 524                     *(uint16_t *)dst = virtio->tx_vq.queue_size;
 525                     break;
 526                 case 2:
 527                     *(uint16_t *)dst = virtio->ctrl_vq.queue_size;
 528                     break;
 529                 default:
 530                     break;
 531             }
 532             break;
 533
 534         case VIRTIO_STATUS_PORT:
 535             if (length != 1) {
 536                 PrintError("Illegal read length for status\n");
 537                 return -1;
 538             }
 539             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.status;
 540             break;
 541
 542         case VIRTIO_ISR_PORT:
 543             *(uint8_t *)dst = virtio->virtio_cfg.pci_isr;
 544             virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0;
 545             v3_pci_lower_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 546             break;
 547
 548         case VIRTIO_NET_CONFIG ... VIRTIO_NET_CONFIG + ETH_ALEN:
 549             *(uint8_t *)dst = virtio->net_cfg.mac[port_idx-VIRTIO_NET_CONFIG];
 550             break;
 551
 552         default:
 553             PrintError("Virtio NIC: Read of Unhandled Virtio Read:%d\n", port_idx);
 554             return -1;
 555     }
 556
 557     return length;
 558 }
 559
 560
 561 static int virtio_rx(uint8_t * buf, uint32_t size, void * private_data) {
 562     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)private_data;
 563     struct virtio_queue * q = &(virtio->rx_vq);
 564     struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf hdr;
 565     uint32_t hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf);
 566     uint32_t data_len = size;
 567     uint32_t offset = 0;
 568     unsigned long flags;
 569     int ret_val = -ERR_VIRTIO_OTHER;
 570     int raw = 1;
 571
 572 #ifndef CONFIG_DEBUG_VIRTIO_NET
 573    {
 574         PrintDebug("Virtio-NIC: virtio_rx: size: %d\n", size);
 575         //v3_hexdump(buf, size, NULL, 0);
 576    }
 577 #endif
 578
 579     flags = v3_lock_irqsave(virtio->rx_lock);
 580
 581     virtio->pkt_recv ++;
 582     if (!raw)
 583         data_len -= hdr_len;
 584
 585     if (!raw)
 586         memcpy(&hdr, buf, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 587     else
 588         memset(&hdr, 0, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 589
 590     if (q->ring_avail_addr == 0) {
 591         PrintError("Queue is not set\n");
 592         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_NOSET;
 593         goto exit;
 594     }
 595
 596     if (q->cur_avail_idx != q->avail->index){
 597         addr_t hdr_addr = 0;
 598         uint16_t hdr_idx = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 599         uint16_t buf_idx = 0;
 600         struct vring_desc * hdr_desc = NULL;
 601
 602         hdr_desc = &(q->desc[hdr_idx]);
 603         if (v3_gpa_to_hva(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), hdr_desc->addr_gpa, &(hdr_addr)) == -1) {
 604             PrintError("Could not translate receive buffer address\n");
 605             goto exit;
 606         }
 607         hdr.num_buffers = 1;
 608         memcpy((void *)hdr_addr, &hdr, sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf));
 609         if (offset >= data_len) {
 610             hdr_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 611         }
 612
 613         struct vring_desc * buf_desc = NULL;
 614         for (buf_idx = hdr_desc->next; offset < data_len; buf_idx = q->desc[hdr_idx].next) {
 615             uint32_t len = 0;
 616             buf_desc = &(q->desc[buf_idx]);
 617
 618             len = copy_data_to_desc(&(virtio->virtio_dev->vm->cores[0]), virtio, buf_desc, buf + offset, data_len - offset, 0);
 619             offset += len;
 620             if (offset < data_len) {
 621                 buf_desc->flags = VIRTIO_NEXT_FLAG;
 622             }
 623             buf_desc->length = len;
 624         }
 625         buf_desc->flags &= ~VIRTIO_NEXT_FLAG;
 626
 627         q->used->ring[q->used->index % q->queue_size].id = q->avail->ring[q->cur_avail_idx % q->queue_size];
 628         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) */
 629         q->used->index++;
 630         q->cur_avail_idx++;
 631
 632         /* if there are certain num of pkts in the RX queue, notify guest
 633           * so guest will exit to palacios
 634          * when it returns, guest gets the virtio rx interrupt */
 635         if((++virtio->buffed_rx > q->queue_size/5) &&
 636             (q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 637             if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 638                   notify_guest(virtio);
 639             }
 640             virtio->buffed_rx = 0;
 641         }
 642     } else {
 643         virtio->pkt_drop++;
 644         /* RX queue is full,  tell backend to stop RX on this device */
 645         virtio->net_ops->stop_rx(virtio->backend_data);
 646         enable_cb(&virtio->rx_vq);
 647
 648         ret_val = -ERR_VIRTIO_RXQ_FULL;
 649         goto exit;
 650     }
 651
 652     if (!(q->avail->flags & VIRTIO_NO_IRQ_FLAG)) {
 653         PrintDebug("Raising IRQ %d\n",  virtio->pci_dev->config_header.intr_line);
 654         v3_pci_raise_irq(virtio->virtio_dev->pci_bus, 0, virtio->pci_dev);
 655         virtio->virtio_cfg.pci_isr = 0x1;
 656     }
 657
 658     ret_val = offset;
 659
 660 exit:
 661
 662     v3_unlock_irqrestore(virtio->rx_lock, flags);
 663
 664     return ret_val;
 665 }
 666
 667 static int virtio_free(struct virtio_dev_state * virtio) {
 668     struct virtio_net_state * backend = NULL;
 669     struct virtio_net_state * tmp = NULL;
 670
 671
 672     list_for_each_entry_safe(backend, tmp, &(virtio->dev_list), dev_link) {
 673
 674         // unregister from PCI
 675
 676         list_del(&(backend->dev_link));
 677         V3_Free(backend);
 678     }
 679
 680     V3_Free(virtio);
 681     return 0;
 682 }
 683
 684
 685 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 686     .free = (int (*)(void *))virtio_free,
 687 };
 688
 689
 690 /* TODO: Issue here: which vm info it needs? calling VM or the device's own VM? */
 691 static void virtio_nic_poll(struct v3_vm_info * vm, void * data){
 692     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 693
 694     handle_pkt_tx(&(vm->cores[0]), virtio);
 695 }
 696
 697 static void virtio_start_tx(void * data){
 698     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 699     unsigned long flags;
 700
 701     flags = v3_lock_irqsave(virtio->tx_lock);
 702     virtio->tx_disabled = 0;
 703
 704     /* notify the device's guest to start sending pkt */
 705     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 706         notify_guest(virtio);
 707     }
 708     v3_unlock_irqrestore(virtio->tx_lock, flags);
 709 }
 710
 711 static void virtio_stop_tx(void * data){
 712     struct virtio_net_state * virtio = (struct virtio_net_state *)data;
 713     unsigned long flags;
 714
 715     flags = v3_lock_irqsave(virtio->tx_lock);
 716     virtio->tx_disabled = 1;
 717
 718     /* stop the guest to exit to palacios for sending pkt? */
 719     if(virtio->virtio_dev->vm->cores[0].cpu_id != V3_Get_CPU()){
 720        disable_cb(&virtio->tx_vq);
 721     }
 722
 723     v3_unlock_irqrestore(virtio->tx_lock, flags);
 724 }
 725
 726
 727
 728
 729 static int register_dev(struct virtio_dev_state * virtio,
 730                         struct virtio_net_state * net_state)
 731 {
 732     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 733     struct v3_pci_bar bars[6];
 734     int num_ports = sizeof(struct virtio_config);
 735     int tmp_ports = num_ports;
 736     int i;
 737
 738     // This gets the number of ports, rounded up to a power of 2
 739     net_state->io_range_size = 1; // must be a power of 2
 740     while (tmp_ports > 0) {
 741         tmp_ports >>= 1;
 742         net_state->io_range_size <<= 1;
 743     }
 744
 745     // this is to account for any low order bits being set in num_ports
 746     // if there are none, then num_ports was already a power of 2 so we shift right to reset it
 747     if ((num_ports & ((net_state->io_range_size >> 1) - 1)) == 0) {
 748         net_state->io_range_size >>= 1;
 749     }
 750
 751     for (i = 0; i < 6; i++) {
 752         bars[i].type = PCI_BAR_NONE;
 753     }
 754
 755     PrintDebug("Virtio-NIC io_range_size = %d\n", net_state->io_range_size);
 756
 757     bars[0].type = PCI_BAR_IO;
 758     bars[0].default_base_port = -1;
 759     bars[0].num_ports = net_state->io_range_size;
 760     bars[0].io_read = virtio_io_read;
 761     bars[0].io_write = virtio_io_write;
 762     bars[0].private_data = net_state;
 763
 764     pci_dev = v3_pci_register_device(virtio->pci_bus, PCI_STD_DEVICE,
 765                                      0, 4/*PCI_AUTO_DEV_NUM*/, 0,
 766                                      "LNX_VIRTIO_NIC", bars,
 767                                      NULL, NULL, NULL, net_state);
 768
 769     if (!pci_dev) {
 770         PrintError("Virtio NIC: Could not register PCI Device\n");
 771         return -1;
 772     }
 773
 774     PrintDebug("Virtio NIC:  registered to PCI bus\n");
 775
 776     pci_dev->config_header.vendor_id = VIRTIO_VENDOR_ID;
 777     pci_dev->config_header.subsystem_vendor_id = VIRTIO_SUBVENDOR_ID;
 778
 779
 780     pci_dev->config_header.device_id = VIRTIO_NET_DEV_ID;
 781     pci_dev->config_header.class = PCI_CLASS_NETWORK;
 782     pci_dev->config_header.subclass = PCI_NET_SUBCLASS_OTHER;
 783     pci_dev->config_header.subsystem_id = VIRTIO_NET_SUBDEVICE_ID;
 784     pci_dev->config_header.intr_pin = 1;
 785     pci_dev->config_header.max_latency = 1; // ?? (qemu does it...)
 786
 787     net_state->pci_dev = pci_dev;
 788     net_state->virtio_dev = virtio;
 789
 790     memcpy(net_state->net_cfg.mac, virtio->mac, 6);
 791
 792     virtio_init_state(net_state);
 793
 794     /* Add backend to list of devices */
 795     list_add(&(net_state->dev_link), &(virtio->dev_list));
 796
 797     return 0;
 798 }
 799
 800 static int connect_fn(struct v3_vm_info * info,
 801                       void * frontend_data,
 802                       struct v3_dev_net_ops * ops,
 803                       v3_cfg_tree_t * cfg,
 804                       void * private_data) {
 805     struct virtio_dev_state * virtio = (struct virtio_dev_state *)frontend_data;
 806     struct virtio_net_state * net_state  = (struct virtio_net_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_net_state));
 807
 808     memset(net_state, 0, sizeof(struct virtio_net_state));
 809     register_dev(virtio, net_state);
 810
 811     net_state->net_ops = ops;
 812     net_state->backend_data = private_data;
 813     net_state->virtio_dev = virtio;
 814
 815
 816     ops->recv = virtio_rx;
 817     ops->poll = virtio_nic_poll;
 818     ops->start_tx = virtio_start_tx;
 819     ops->stop_tx = virtio_stop_tx;
 820     ops->frontend_data = net_state;
 821     memcpy(ops->fnt_mac, virtio->mac, ETH_ALEN);
 822
 823     return 0;
 824 }
 825
 826
 827 static int str2mac(char * macstr, char * mac){
 828     char hex[2], *s = macstr;
 829     int i = 0;
 830
 831     while(s){
 832         memcpy(hex, s, 2);
 833         mac[i++] = (char)atox(hex);
 834         if (i == ETH_ALEN) return 0;
 835         s=strchr(s, ':');
 836         if(s) s++;
 837     }
 838
 839     return -1;
 840 }
 841
 842 static inline void random_ethaddr(uchar_t * addr)
 843 {
 844     uint64_t val;
 845
 846     /* using current rdtsc as random number */
 847     rdtscll(val);
 848     *(uint64_t *)addr = val;
 849
 850     addr [0] &= 0xfe;   /* clear multicast bit */
 851     addr [0] |= 0x02;   /* set local assignment bit (IEEE802) */
 852 }
 853
 854
 855 static int virtio_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 856     struct vm_device * pci_bus = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "bus"));
 857     struct virtio_dev_state * virtio_state = NULL;
 858     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
 859     char * macstr = v3_cfg_val(cfg, "mac");
 860
 861     if (pci_bus == NULL) {
 862         PrintError("Virtio NIC: VirtIO devices require a PCI Bus");
 863         return -1;
 864     }
 865
 866     virtio_state  = (struct virtio_dev_state *)V3_Malloc(sizeof(struct virtio_dev_state));
 867     memset(virtio_state, 0, sizeof(struct virtio_dev_state));
 868
 869     INIT_LIST_HEAD(&(virtio_state->dev_list));
 870     virtio_state->pci_bus = pci_bus;
 871     virtio_state->vm = vm;
 872
 873     if (macstr != NULL && !str2mac(macstr, virtio_state->mac)) {
 874         PrintDebug("Virtio NIC: Mac specified %s\n", macstr);
 875     }else {
 876         PrintDebug("Virtio NIC: MAC not specified\n");
 877         random_ethaddr(virtio_state->mac);
 878     }
 879
 880     struct vm_device * dev = v3_add_device(vm, dev_id, &dev_ops, virtio_state);
 881
 882     if (dev == NULL) {
 883         PrintError("Virtio NIC: Could not attach device %s\n", dev_id);
 884         V3_Free(virtio_state);
 885         return -1;
 886     }
 887
 888     if (v3_dev_add_net_frontend(vm, dev_id, connect_fn, (void *)virtio_state) == -1) {
 889         PrintError("Virtio NIC: Could not register %s as net frontend\n", dev_id);
 890         v3_remove_device(dev);
 891         return -1;
 892     }
 893
 894     return 0;
 895 }
 896
 897 device_register("LNX_VIRTIO_NIC", virtio_init)
 898