These changes are the raw update to linux-4.4.6-rt14. Kernel sources
[kvmfornfv.git] / kernel / drivers / net / ethernet / tile / tilegx.c
1 /*
2  * Copyright 2012 Tilera Corporation. All Rights Reserved.
3  *
4  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
5  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
6  *   as published by the Free Software Foundation, version 2.
7  *
8  *   This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  *   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  *   MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
11  *   NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for
12  *   more details.
13  */
14
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/moduleparam.h>
18 #include <linux/sched.h>
19 #include <linux/kernel.h>      /* printk() */
20 #include <linux/slab.h>        /* kmalloc() */
21 #include <linux/errno.h>       /* error codes */
22 #include <linux/types.h>       /* size_t */
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/in.h>
25 #include <linux/irq.h>
26 #include <linux/netdevice.h>   /* struct device, and other headers */
27 #include <linux/etherdevice.h> /* eth_type_trans */
28 #include <linux/skbuff.h>
29 #include <linux/ioctl.h>
30 #include <linux/cdev.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/in6.h>
33 #include <linux/timer.h>
34 #include <linux/hrtimer.h>
35 #include <linux/ktime.h>
36 #include <linux/io.h>
37 #include <linux/ctype.h>
38 #include <linux/ip.h>
39 #include <linux/ipv6.h>
40 #include <linux/tcp.h>
41 #include <linux/net_tstamp.h>
42 #include <linux/ptp_clock_kernel.h>
43 #include <linux/tick.h>
44
45 #include <asm/checksum.h>
46 #include <asm/homecache.h>
47 #include <gxio/mpipe.h>
48 #include <arch/sim.h>
49
50 /* Default transmit lockup timeout period, in jiffies. */
51 #define TILE_NET_TIMEOUT (5 * HZ)
52
53 /* The maximum number of distinct channels (idesc.channel is 5 bits). */
54 #define TILE_NET_CHANNELS 32
55
56 /* Maximum number of idescs to handle per "poll". */
57 #define TILE_NET_BATCH 128
58
59 /* Maximum number of packets to handle per "poll". */
60 #define TILE_NET_WEIGHT 64
61
62 /* Number of entries in each iqueue. */
63 #define IQUEUE_ENTRIES 512
64
65 /* Number of entries in each equeue. */
66 #define EQUEUE_ENTRIES 2048
67
68 /* Total header bytes per equeue slot.  Must be big enough for 2 bytes
69  * of NET_IP_ALIGN alignment, plus 14 bytes (?) of L2 header, plus up to
70  * 60 bytes of actual TCP header.  We round up to align to cache lines.
71  */
72 #define HEADER_BYTES 128
73
74 /* Maximum completions per cpu per device (must be a power of two).
75  * ISSUE: What is the right number here?  If this is too small, then
76  * egress might block waiting for free space in a completions array.
77  * ISSUE: At the least, allocate these only for initialized echannels.
78  */
79 #define TILE_NET_MAX_COMPS 64
80
81 #define MAX_FRAGS (MAX_SKB_FRAGS + 1)
82
83 /* The "kinds" of buffer stacks (small/large/jumbo). */
84 #define MAX_KINDS 3
85
86 /* Size of completions data to allocate.
87  * ISSUE: Probably more than needed since we don't use all the channels.
88  */
89 #define COMPS_SIZE (TILE_NET_CHANNELS * sizeof(struct tile_net_comps))
90
91 /* Size of NotifRing data to allocate. */
92 #define NOTIF_RING_SIZE (IQUEUE_ENTRIES * sizeof(gxio_mpipe_idesc_t))
93
94 /* Timeout to wake the per-device TX timer after we stop the queue.
95  * We don't want the timeout too short (adds overhead, and might end
96  * up causing stop/wake/stop/wake cycles) or too long (affects performance).
97  * For the 10 Gb NIC, 30 usec means roughly 30+ 1500-byte packets.
98  */
99 #define TX_TIMER_DELAY_USEC 30
100
101 /* Timeout to wake the per-cpu egress timer to free completions. */
102 #define EGRESS_TIMER_DELAY_USEC 1000
103
104 MODULE_AUTHOR("Tilera Corporation");
105 MODULE_LICENSE("GPL");
106
107 /* A "packet fragment" (a chunk of memory). */
108 struct frag {
109         void *buf;
110         size_t length;
111 };
112
113 /* A single completion. */
114 struct tile_net_comp {
115         /* The "complete_count" when the completion will be complete. */
116         s64 when;
117         /* The buffer to be freed when the completion is complete. */
118         struct sk_buff *skb;
119 };
120
121 /* The completions for a given cpu and echannel. */
122 struct tile_net_comps {
123         /* The completions. */
124         struct tile_net_comp comp_queue[TILE_NET_MAX_COMPS];
125         /* The number of completions used. */
126         unsigned long comp_next;
127         /* The number of completions freed. */
128         unsigned long comp_last;
129 };
130
131 /* The transmit wake timer for a given cpu and echannel. */
132 struct tile_net_tx_wake {
133         int tx_queue_idx;
134         struct hrtimer timer;
135         struct net_device *dev;
136 };
137
138 /* Info for a specific cpu. */
139 struct tile_net_info {
140         /* Our cpu. */
141         int my_cpu;
142         /* A timer for handling egress completions. */
143         struct hrtimer egress_timer;
144         /* True if "egress_timer" is scheduled. */
145         bool egress_timer_scheduled;
146         struct info_mpipe {
147                 /* Packet queue. */
148                 gxio_mpipe_iqueue_t iqueue;
149                 /* The NAPI struct. */
150                 struct napi_struct napi;
151                 /* Number of buffers (by kind) which must still be provided. */
152                 unsigned int num_needed_buffers[MAX_KINDS];
153                 /* instance id. */
154                 int instance;
155                 /* True if iqueue is valid. */
156                 bool has_iqueue;
157                 /* NAPI flags. */
158                 bool napi_added;
159                 bool napi_enabled;
160                 /* Comps for each egress channel. */
161                 struct tile_net_comps *comps_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
162                 /* Transmit wake timer for each egress channel. */
163                 struct tile_net_tx_wake tx_wake[TILE_NET_CHANNELS];
164         } mpipe[NR_MPIPE_MAX];
165 };
166
167 /* Info for egress on a particular egress channel. */
168 struct tile_net_egress {
169         /* The "equeue". */
170         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
171         /* The headers for TSO. */
172         unsigned char *headers;
173 };
174
175 /* Info for a specific device. */
176 struct tile_net_priv {
177         /* Our network device. */
178         struct net_device *dev;
179         /* The primary link. */
180         gxio_mpipe_link_t link;
181         /* The primary channel, if open, else -1. */
182         int channel;
183         /* The "loopify" egress link, if needed. */
184         gxio_mpipe_link_t loopify_link;
185         /* The "loopify" egress channel, if open, else -1. */
186         int loopify_channel;
187         /* The egress channel (channel or loopify_channel). */
188         int echannel;
189         /* mPIPE instance, 0 or 1. */
190         int instance;
191         /* The timestamp config. */
192         struct hwtstamp_config stamp_cfg;
193 };
194
195 static struct mpipe_data {
196         /* The ingress irq. */
197         int ingress_irq;
198
199         /* The "context" for all devices. */
200         gxio_mpipe_context_t context;
201
202         /* Egress info, indexed by "priv->echannel"
203          * (lazily created as needed).
204          */
205         struct tile_net_egress
206         egress_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
207
208         /* Devices currently associated with each channel.
209          * NOTE: The array entry can become NULL after ifconfig down, but
210          * we do not free the underlying net_device structures, so it is
211          * safe to use a pointer after reading it from this array.
212          */
213         struct net_device
214         *tile_net_devs_for_channel[TILE_NET_CHANNELS];
215
216         /* The actual memory allocated for the buffer stacks. */
217         void *buffer_stack_vas[MAX_KINDS];
218
219         /* The amount of memory allocated for each buffer stack. */
220         size_t buffer_stack_bytes[MAX_KINDS];
221
222         /* The first buffer stack index
223          * (small = +0, large = +1, jumbo = +2).
224          */
225         int first_buffer_stack;
226
227         /* The buckets. */
228         int first_bucket;
229         int num_buckets;
230
231         /* PTP-specific data. */
232         struct ptp_clock *ptp_clock;
233         struct ptp_clock_info caps;
234
235         /* Lock for ptp accessors. */
236         struct mutex ptp_lock;
237
238 } mpipe_data[NR_MPIPE_MAX] = {
239         [0 ... (NR_MPIPE_MAX - 1)] {
240                 .ingress_irq = -1,
241                 .first_buffer_stack = -1,
242                 .first_bucket = -1,
243                 .num_buckets = 1
244         }
245 };
246
247 /* A mutex for "tile_net_devs_for_channel". */
248 static DEFINE_MUTEX(tile_net_devs_for_channel_mutex);
249
250 /* The per-cpu info. */
251 static DEFINE_PER_CPU(struct tile_net_info, per_cpu_info);
252
253
254 /* The buffer size enums for each buffer stack.
255  * See arch/tile/include/gxio/mpipe.h for the set of possible values.
256  * We avoid the "10384" size because it can induce "false chaining"
257  * on "cut-through" jumbo packets.
258  */
259 static gxio_mpipe_buffer_size_enum_t buffer_size_enums[MAX_KINDS] = {
260         GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_128,
261         GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_1664,
262         GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_16384
263 };
264
265 /* Text value of tile_net.cpus if passed as a module parameter. */
266 static char *network_cpus_string;
267
268 /* The actual cpus in "network_cpus". */
269 static struct cpumask network_cpus_map;
270
271 /* If "tile_net.loopify=LINK" was specified, this is "LINK". */
272 static char *loopify_link_name;
273
274 /* If "tile_net.custom" was specified, this is true. */
275 static bool custom_flag;
276
277 /* If "tile_net.jumbo=NUM" was specified, this is "NUM". */
278 static uint jumbo_num;
279
280 /* Obtain mpipe instance from struct tile_net_priv given struct net_device. */
281 static inline int mpipe_instance(struct net_device *dev)
282 {
283         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
284         return priv->instance;
285 }
286
287 /* The "tile_net.cpus" argument specifies the cpus that are dedicated
288  * to handle ingress packets.
289  *
290  * The parameter should be in the form "tile_net.cpus=m-n[,x-y]", where
291  * m, n, x, y are integer numbers that represent the cpus that can be
292  * neither a dedicated cpu nor a dataplane cpu.
293  */
294 static bool network_cpus_init(void)
295 {
296         int rc;
297
298         if (network_cpus_string == NULL)
299                 return false;
300
301         rc = cpulist_parse_crop(network_cpus_string, &network_cpus_map);
302         if (rc != 0) {
303                 pr_warn("tile_net.cpus=%s: malformed cpu list\n",
304                         network_cpus_string);
305                 return false;
306         }
307
308         /* Remove dedicated cpus. */
309         cpumask_and(&network_cpus_map, &network_cpus_map, cpu_possible_mask);
310
311         if (cpumask_empty(&network_cpus_map)) {
312                 pr_warn("Ignoring empty tile_net.cpus='%s'.\n",
313                         network_cpus_string);
314                 return false;
315         }
316
317         pr_info("Linux network CPUs: %*pbl\n",
318                 cpumask_pr_args(&network_cpus_map));
319         return true;
320 }
321
322 module_param_named(cpus, network_cpus_string, charp, 0444);
323 MODULE_PARM_DESC(cpus, "cpulist of cores that handle network interrupts");
324
325 /* The "tile_net.loopify=LINK" argument causes the named device to
326  * actually use "loop0" for ingress, and "loop1" for egress.  This
327  * allows an app to sit between the actual link and linux, passing
328  * (some) packets along to linux, and forwarding (some) packets sent
329  * out by linux.
330  */
331 module_param_named(loopify, loopify_link_name, charp, 0444);
332 MODULE_PARM_DESC(loopify, "name the device to use loop0/1 for ingress/egress");
333
334 /* The "tile_net.custom" argument causes us to ignore the "conventional"
335  * classifier metadata, in particular, the "l2_offset".
336  */
337 module_param_named(custom, custom_flag, bool, 0444);
338 MODULE_PARM_DESC(custom, "indicates a (heavily) customized classifier");
339
340 /* The "tile_net.jumbo" argument causes us to support "jumbo" packets,
341  * and to allocate the given number of "jumbo" buffers.
342  */
343 module_param_named(jumbo, jumbo_num, uint, 0444);
344 MODULE_PARM_DESC(jumbo, "the number of buffers to support jumbo packets");
345
346 /* Atomically update a statistics field.
347  * Note that on TILE-Gx, this operation is fire-and-forget on the
348  * issuing core (single-cycle dispatch) and takes only a few cycles
349  * longer than a regular store when the request reaches the home cache.
350  * No expensive bus management overhead is required.
351  */
352 static void tile_net_stats_add(unsigned long value, unsigned long *field)
353 {
354         BUILD_BUG_ON(sizeof(atomic_long_t) != sizeof(unsigned long));
355         atomic_long_add(value, (atomic_long_t *)field);
356 }
357
358 /* Allocate and push a buffer. */
359 static bool tile_net_provide_buffer(int instance, int kind)
360 {
361         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
362         gxio_mpipe_buffer_size_enum_t bse = buffer_size_enums[kind];
363         size_t bs = gxio_mpipe_buffer_size_enum_to_buffer_size(bse);
364         const unsigned long buffer_alignment = 128;
365         struct sk_buff *skb;
366         int len;
367
368         len = sizeof(struct sk_buff **) + buffer_alignment + bs;
369         skb = dev_alloc_skb(len);
370         if (skb == NULL)
371                 return false;
372
373         /* Make room for a back-pointer to 'skb' and guarantee alignment. */
374         skb_reserve(skb, sizeof(struct sk_buff **));
375         skb_reserve(skb, -(long)skb->data & (buffer_alignment - 1));
376
377         /* Save a back-pointer to 'skb'. */
378         *(struct sk_buff **)(skb->data - sizeof(struct sk_buff **)) = skb;
379
380         /* Make sure "skb" and the back-pointer have been flushed. */
381         wmb();
382
383         gxio_mpipe_push_buffer(&md->context, md->first_buffer_stack + kind,
384                                (void *)va_to_tile_io_addr(skb->data));
385
386         return true;
387 }
388
389 /* Convert a raw mpipe buffer to its matching skb pointer. */
390 static struct sk_buff *mpipe_buf_to_skb(void *va)
391 {
392         /* Acquire the associated "skb". */
393         struct sk_buff **skb_ptr = va - sizeof(*skb_ptr);
394         struct sk_buff *skb = *skb_ptr;
395
396         /* Paranoia. */
397         if (skb->data != va) {
398                 /* Panic here since there's a reasonable chance
399                  * that corrupt buffers means generic memory
400                  * corruption, with unpredictable system effects.
401                  */
402                 panic("Corrupt linux buffer! va=%p, skb=%p, skb->data=%p",
403                       va, skb, skb->data);
404         }
405
406         return skb;
407 }
408
409 static void tile_net_pop_all_buffers(int instance, int stack)
410 {
411         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
412
413         for (;;) {
414                 tile_io_addr_t addr =
415                         (tile_io_addr_t)gxio_mpipe_pop_buffer(&md->context,
416                                                               stack);
417                 if (addr == 0)
418                         break;
419                 dev_kfree_skb_irq(mpipe_buf_to_skb(tile_io_addr_to_va(addr)));
420         }
421 }
422
423 /* Provide linux buffers to mPIPE. */
424 static void tile_net_provide_needed_buffers(void)
425 {
426         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
427         int instance, kind;
428         for (instance = 0; instance < NR_MPIPE_MAX &&
429                      info->mpipe[instance].has_iqueue; instance++)      {
430                 for (kind = 0; kind < MAX_KINDS; kind++) {
431                         while (info->mpipe[instance].num_needed_buffers[kind]
432                                != 0) {
433                                 if (!tile_net_provide_buffer(instance, kind)) {
434                                         pr_notice("Tile %d still needs"
435                                                   " some buffers\n",
436                                                   info->my_cpu);
437                                         return;
438                                 }
439                                 info->mpipe[instance].
440                                         num_needed_buffers[kind]--;
441                         }
442                 }
443         }
444 }
445
446 /* Get RX timestamp, and store it in the skb. */
447 static void tile_rx_timestamp(struct tile_net_priv *priv, struct sk_buff *skb,
448                               gxio_mpipe_idesc_t *idesc)
449 {
450         if (unlikely(priv->stamp_cfg.rx_filter != HWTSTAMP_FILTER_NONE)) {
451                 struct skb_shared_hwtstamps *shhwtstamps = skb_hwtstamps(skb);
452                 memset(shhwtstamps, 0, sizeof(*shhwtstamps));
453                 shhwtstamps->hwtstamp = ktime_set(idesc->time_stamp_sec,
454                                                   idesc->time_stamp_ns);
455         }
456 }
457
458 /* Get TX timestamp, and store it in the skb. */
459 static void tile_tx_timestamp(struct sk_buff *skb, int instance)
460 {
461         struct skb_shared_info *shtx = skb_shinfo(skb);
462         if (unlikely((shtx->tx_flags & SKBTX_HW_TSTAMP) != 0)) {
463                 struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
464                 struct skb_shared_hwtstamps shhwtstamps;
465                 struct timespec ts;
466
467                 shtx->tx_flags |= SKBTX_IN_PROGRESS;
468                 gxio_mpipe_get_timestamp(&md->context, &ts);
469                 memset(&shhwtstamps, 0, sizeof(shhwtstamps));
470                 shhwtstamps.hwtstamp = ktime_set(ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
471                 skb_tstamp_tx(skb, &shhwtstamps);
472         }
473 }
474
475 /* Use ioctl() to enable or disable TX or RX timestamping. */
476 static int tile_hwtstamp_set(struct net_device *dev, struct ifreq *rq)
477 {
478         struct hwtstamp_config config;
479         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
480
481         if (copy_from_user(&config, rq->ifr_data, sizeof(config)))
482                 return -EFAULT;
483
484         if (config.flags)  /* reserved for future extensions */
485                 return -EINVAL;
486
487         switch (config.tx_type) {
488         case HWTSTAMP_TX_OFF:
489         case HWTSTAMP_TX_ON:
490                 break;
491         default:
492                 return -ERANGE;
493         }
494
495         switch (config.rx_filter) {
496         case HWTSTAMP_FILTER_NONE:
497                 break;
498         case HWTSTAMP_FILTER_ALL:
499         case HWTSTAMP_FILTER_SOME:
500         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_EVENT:
501         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_SYNC:
502         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_DELAY_REQ:
503         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_EVENT:
504         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_SYNC:
505         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_DELAY_REQ:
506         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_EVENT:
507         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_SYNC:
508         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_DELAY_REQ:
509         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_EVENT:
510         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_SYNC:
511         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_DELAY_REQ:
512                 config.rx_filter = HWTSTAMP_FILTER_ALL;
513                 break;
514         default:
515                 return -ERANGE;
516         }
517
518         if (copy_to_user(rq->ifr_data, &config, sizeof(config)))
519                 return -EFAULT;
520
521         priv->stamp_cfg = config;
522         return 0;
523 }
524
525 static int tile_hwtstamp_get(struct net_device *dev, struct ifreq *rq)
526 {
527         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
528
529         if (copy_to_user(rq->ifr_data, &priv->stamp_cfg,
530                          sizeof(priv->stamp_cfg)))
531                 return -EFAULT;
532
533         return 0;
534 }
535
536 static inline bool filter_packet(struct net_device *dev, void *buf)
537 {
538         /* Filter packets received before we're up. */
539         if (dev == NULL || !(dev->flags & IFF_UP))
540                 return true;
541
542         /* Filter out packets that aren't for us. */
543         if (!(dev->flags & IFF_PROMISC) &&
544             !is_multicast_ether_addr(buf) &&
545             !ether_addr_equal(dev->dev_addr, buf))
546                 return true;
547
548         return false;
549 }
550
551 static void tile_net_receive_skb(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb,
552                                  gxio_mpipe_idesc_t *idesc, unsigned long len)
553 {
554         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
555         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
556         int instance = priv->instance;
557
558         /* Encode the actual packet length. */
559         skb_put(skb, len);
560
561         skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
562
563         /* Acknowledge "good" hardware checksums. */
564         if (idesc->cs && idesc->csum_seed_val == 0xFFFF)
565                 skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
566
567         /* Get RX timestamp from idesc. */
568         tile_rx_timestamp(priv, skb, idesc);
569
570         napi_gro_receive(&info->mpipe[instance].napi, skb);
571
572         /* Update stats. */
573         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.rx_packets);
574         tile_net_stats_add(len, &dev->stats.rx_bytes);
575
576         /* Need a new buffer. */
577         if (idesc->size == buffer_size_enums[0])
578                 info->mpipe[instance].num_needed_buffers[0]++;
579         else if (idesc->size == buffer_size_enums[1])
580                 info->mpipe[instance].num_needed_buffers[1]++;
581         else
582                 info->mpipe[instance].num_needed_buffers[2]++;
583 }
584
585 /* Handle a packet.  Return true if "processed", false if "filtered". */
586 static bool tile_net_handle_packet(int instance, gxio_mpipe_idesc_t *idesc)
587 {
588         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
589         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
590         struct net_device *dev = md->tile_net_devs_for_channel[idesc->channel];
591         uint8_t l2_offset;
592         void *va;
593         void *buf;
594         unsigned long len;
595         bool filter;
596
597         /* Drop packets for which no buffer was available (which can
598          * happen under heavy load), or for which the me/tr/ce flags
599          * are set (which can happen for jumbo cut-through packets,
600          * or with a customized classifier).
601          */
602         if (idesc->be || idesc->me || idesc->tr || idesc->ce) {
603                 if (dev)
604                         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.rx_errors);
605                 goto drop;
606         }
607
608         /* Get the "l2_offset", if allowed. */
609         l2_offset = custom_flag ? 0 : gxio_mpipe_idesc_get_l2_offset(idesc);
610
611         /* Get the VA (including NET_IP_ALIGN bytes of "headroom"). */
612         va = tile_io_addr_to_va((unsigned long)idesc->va);
613
614         /* Get the actual packet start/length. */
615         buf = va + l2_offset;
616         len = idesc->l2_size - l2_offset;
617
618         /* Point "va" at the raw buffer. */
619         va -= NET_IP_ALIGN;
620
621         filter = filter_packet(dev, buf);
622         if (filter) {
623                 if (dev)
624                         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.rx_dropped);
625 drop:
626                 gxio_mpipe_iqueue_drop(&info->mpipe[instance].iqueue, idesc);
627         } else {
628                 struct sk_buff *skb = mpipe_buf_to_skb(va);
629
630                 /* Skip headroom, and any custom header. */
631                 skb_reserve(skb, NET_IP_ALIGN + l2_offset);
632
633                 tile_net_receive_skb(dev, skb, idesc, len);
634         }
635
636         gxio_mpipe_iqueue_consume(&info->mpipe[instance].iqueue, idesc);
637         return !filter;
638 }
639
640 /* Handle some packets for the current CPU.
641  *
642  * This function handles up to TILE_NET_BATCH idescs per call.
643  *
644  * ISSUE: Since we do not provide new buffers until this function is
645  * complete, we must initially provide enough buffers for each network
646  * cpu to fill its iqueue and also its batched idescs.
647  *
648  * ISSUE: The "rotting packet" race condition occurs if a packet
649  * arrives after the queue appears to be empty, and before the
650  * hypervisor interrupt is re-enabled.
651  */
652 static int tile_net_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
653 {
654         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
655         unsigned int work = 0;
656         gxio_mpipe_idesc_t *idesc;
657         int instance, i, n;
658         struct mpipe_data *md;
659         struct info_mpipe *info_mpipe =
660                 container_of(napi, struct info_mpipe, napi);
661
662         if (budget <= 0)
663                 goto done;
664
665         instance = info_mpipe->instance;
666         while ((n = gxio_mpipe_iqueue_try_peek(
667                         &info_mpipe->iqueue,
668                         &idesc)) > 0) {
669                 for (i = 0; i < n; i++) {
670                         if (i == TILE_NET_BATCH)
671                                 goto done;
672                         if (tile_net_handle_packet(instance,
673                                                    idesc + i)) {
674                                 if (++work >= budget)
675                                         goto done;
676                         }
677                 }
678         }
679
680         /* There are no packets left. */
681         napi_complete(&info_mpipe->napi);
682
683         md = &mpipe_data[instance];
684         /* Re-enable hypervisor interrupts. */
685         gxio_mpipe_enable_notif_ring_interrupt(
686                 &md->context, info->mpipe[instance].iqueue.ring);
687
688         /* HACK: Avoid the "rotting packet" problem. */
689         if (gxio_mpipe_iqueue_try_peek(&info_mpipe->iqueue, &idesc) > 0)
690                 napi_schedule(&info_mpipe->napi);
691
692         /* ISSUE: Handle completions? */
693
694 done:
695         tile_net_provide_needed_buffers();
696
697         return work;
698 }
699
700 /* Handle an ingress interrupt from an instance on the current cpu. */
701 static irqreturn_t tile_net_handle_ingress_irq(int irq, void *id)
702 {
703         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
704         napi_schedule(&info->mpipe[(uint64_t)id].napi);
705         return IRQ_HANDLED;
706 }
707
708 /* Free some completions.  This must be called with interrupts blocked. */
709 static int tile_net_free_comps(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
710                                 struct tile_net_comps *comps,
711                                 int limit, bool force_update)
712 {
713         int n = 0;
714         while (comps->comp_last < comps->comp_next) {
715                 unsigned int cid = comps->comp_last % TILE_NET_MAX_COMPS;
716                 struct tile_net_comp *comp = &comps->comp_queue[cid];
717                 if (!gxio_mpipe_equeue_is_complete(equeue, comp->when,
718                                                    force_update || n == 0))
719                         break;
720                 dev_kfree_skb_irq(comp->skb);
721                 comps->comp_last++;
722                 if (++n == limit)
723                         break;
724         }
725         return n;
726 }
727
728 /* Add a completion.  This must be called with interrupts blocked.
729  * tile_net_equeue_try_reserve() will have ensured a free completion entry.
730  */
731 static void add_comp(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
732                      struct tile_net_comps *comps,
733                      uint64_t when, struct sk_buff *skb)
734 {
735         int cid = comps->comp_next % TILE_NET_MAX_COMPS;
736         comps->comp_queue[cid].when = when;
737         comps->comp_queue[cid].skb = skb;
738         comps->comp_next++;
739 }
740
741 static void tile_net_schedule_tx_wake_timer(struct net_device *dev,
742                                             int tx_queue_idx)
743 {
744         struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, tx_queue_idx);
745         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
746         int instance = priv->instance;
747         struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
748                 &info->mpipe[instance].tx_wake[priv->echannel];
749
750         hrtimer_start(&tx_wake->timer,
751                       ktime_set(0, TX_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
752                       HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
753 }
754
755 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_tx_wake_timer(struct hrtimer *t)
756 {
757         struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
758                 container_of(t, struct tile_net_tx_wake, timer);
759         netif_wake_subqueue(tx_wake->dev, tx_wake->tx_queue_idx);
760         return HRTIMER_NORESTART;
761 }
762
763 /* Make sure the egress timer is scheduled. */
764 static void tile_net_schedule_egress_timer(void)
765 {
766         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
767
768         if (!info->egress_timer_scheduled) {
769                 hrtimer_start(&info->egress_timer,
770                               ktime_set(0, EGRESS_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
771                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
772                 info->egress_timer_scheduled = true;
773         }
774 }
775
776 /* The "function" for "info->egress_timer".
777  *
778  * This timer will reschedule itself as long as there are any pending
779  * completions expected for this tile.
780  */
781 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_egress_timer(struct hrtimer *t)
782 {
783         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
784         unsigned long irqflags;
785         bool pending = false;
786         int i, instance;
787
788         local_irq_save(irqflags);
789
790         /* The timer is no longer scheduled. */
791         info->egress_timer_scheduled = false;
792
793         /* Free all possible comps for this tile. */
794         for (instance = 0; instance < NR_MPIPE_MAX &&
795                      info->mpipe[instance].has_iqueue; instance++) {
796                 for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++) {
797                         struct tile_net_egress *egress =
798                                 &mpipe_data[instance].egress_for_echannel[i];
799                         struct tile_net_comps *comps =
800                                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[i];
801                         if (!egress || comps->comp_last >= comps->comp_next)
802                                 continue;
803                         tile_net_free_comps(egress->equeue, comps, -1, true);
804                         pending = pending ||
805                                 (comps->comp_last < comps->comp_next);
806                 }
807         }
808
809         /* Reschedule timer if needed. */
810         if (pending)
811                 tile_net_schedule_egress_timer();
812
813         local_irq_restore(irqflags);
814
815         return HRTIMER_NORESTART;
816 }
817
818 /* PTP clock operations. */
819
820 static int ptp_mpipe_adjfreq(struct ptp_clock_info *ptp, s32 ppb)
821 {
822         int ret = 0;
823         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
824         mutex_lock(&md->ptp_lock);
825         if (gxio_mpipe_adjust_timestamp_freq(&md->context, ppb))
826                 ret = -EINVAL;
827         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
828         return ret;
829 }
830
831 static int ptp_mpipe_adjtime(struct ptp_clock_info *ptp, s64 delta)
832 {
833         int ret = 0;
834         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
835         mutex_lock(&md->ptp_lock);
836         if (gxio_mpipe_adjust_timestamp(&md->context, delta))
837                 ret = -EBUSY;
838         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
839         return ret;
840 }
841
842 static int ptp_mpipe_gettime(struct ptp_clock_info *ptp,
843                              struct timespec64 *ts)
844 {
845         int ret = 0;
846         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
847         mutex_lock(&md->ptp_lock);
848         if (gxio_mpipe_get_timestamp(&md->context, ts))
849                 ret = -EBUSY;
850         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
851         return ret;
852 }
853
854 static int ptp_mpipe_settime(struct ptp_clock_info *ptp,
855                              const struct timespec64 *ts)
856 {
857         int ret = 0;
858         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
859         mutex_lock(&md->ptp_lock);
860         if (gxio_mpipe_set_timestamp(&md->context, ts))
861                 ret = -EBUSY;
862         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
863         return ret;
864 }
865
866 static int ptp_mpipe_enable(struct ptp_clock_info *ptp,
867                             struct ptp_clock_request *request, int on)
868 {
869         return -EOPNOTSUPP;
870 }
871
872 static struct ptp_clock_info ptp_mpipe_caps = {
873         .owner          = THIS_MODULE,
874         .name           = "mPIPE clock",
875         .max_adj        = 999999999,
876         .n_ext_ts       = 0,
877         .n_pins         = 0,
878         .pps            = 0,
879         .adjfreq        = ptp_mpipe_adjfreq,
880         .adjtime        = ptp_mpipe_adjtime,
881         .gettime64      = ptp_mpipe_gettime,
882         .settime64      = ptp_mpipe_settime,
883         .enable         = ptp_mpipe_enable,
884 };
885
886 /* Sync mPIPE's timestamp up with Linux system time and register PTP clock. */
887 static void register_ptp_clock(struct net_device *dev, struct mpipe_data *md)
888 {
889         struct timespec ts;
890
891         getnstimeofday(&ts);
892         gxio_mpipe_set_timestamp(&md->context, &ts);
893
894         mutex_init(&md->ptp_lock);
895         md->caps = ptp_mpipe_caps;
896         md->ptp_clock = ptp_clock_register(&md->caps, NULL);
897         if (IS_ERR(md->ptp_clock))
898                 netdev_err(dev, "ptp_clock_register failed %ld\n",
899                            PTR_ERR(md->ptp_clock));
900 }
901
902 /* Initialize PTP fields in a new device. */
903 static void init_ptp_dev(struct tile_net_priv *priv)
904 {
905         priv->stamp_cfg.rx_filter = HWTSTAMP_FILTER_NONE;
906         priv->stamp_cfg.tx_type = HWTSTAMP_TX_OFF;
907 }
908
909 /* Helper functions for "tile_net_update()". */
910 static void enable_ingress_irq(void *irq)
911 {
912         enable_percpu_irq((long)irq, 0);
913 }
914
915 static void disable_ingress_irq(void *irq)
916 {
917         disable_percpu_irq((long)irq);
918 }
919
920 /* Helper function for tile_net_open() and tile_net_stop().
921  * Always called under tile_net_devs_for_channel_mutex.
922  */
923 static int tile_net_update(struct net_device *dev)
924 {
925         static gxio_mpipe_rules_t rules;  /* too big to fit on the stack */
926         bool saw_channel = false;
927         int instance = mpipe_instance(dev);
928         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
929         int channel;
930         int rc;
931         int cpu;
932
933         saw_channel = false;
934         gxio_mpipe_rules_init(&rules, &md->context);
935
936         for (channel = 0; channel < TILE_NET_CHANNELS; channel++) {
937                 if (md->tile_net_devs_for_channel[channel] == NULL)
938                         continue;
939                 if (!saw_channel) {
940                         saw_channel = true;
941                         gxio_mpipe_rules_begin(&rules, md->first_bucket,
942                                                md->num_buckets, NULL);
943                         gxio_mpipe_rules_set_headroom(&rules, NET_IP_ALIGN);
944                 }
945                 gxio_mpipe_rules_add_channel(&rules, channel);
946         }
947
948         /* NOTE: This can fail if there is no classifier.
949          * ISSUE: Can anything else cause it to fail?
950          */
951         rc = gxio_mpipe_rules_commit(&rules);
952         if (rc != 0) {
953                 netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_rules_commit: mpipe[%d] %d\n",
954                             instance, rc);
955                 return -EIO;
956         }
957
958         /* Update all cpus, sequentially (to protect "netif_napi_add()").
959          * We use on_each_cpu to handle the IPI mask or unmask.
960          */
961         if (!saw_channel)
962                 on_each_cpu(disable_ingress_irq,
963                             (void *)(long)(md->ingress_irq), 1);
964         for_each_online_cpu(cpu) {
965                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
966
967                 if (!info->mpipe[instance].has_iqueue)
968                         continue;
969                 if (saw_channel) {
970                         if (!info->mpipe[instance].napi_added) {
971                                 netif_napi_add(dev, &info->mpipe[instance].napi,
972                                                tile_net_poll, TILE_NET_WEIGHT);
973                                 info->mpipe[instance].napi_added = true;
974                         }
975                         if (!info->mpipe[instance].napi_enabled) {
976                                 napi_enable(&info->mpipe[instance].napi);
977                                 info->mpipe[instance].napi_enabled = true;
978                         }
979                 } else {
980                         if (info->mpipe[instance].napi_enabled) {
981                                 napi_disable(&info->mpipe[instance].napi);
982                                 info->mpipe[instance].napi_enabled = false;
983                         }
984                         /* FIXME: Drain the iqueue. */
985                 }
986         }
987         if (saw_channel)
988                 on_each_cpu(enable_ingress_irq,
989                             (void *)(long)(md->ingress_irq), 1);
990
991         /* HACK: Allow packets to flow in the simulator. */
992         if (saw_channel)
993                 sim_enable_mpipe_links(instance, -1);
994
995         return 0;
996 }
997
998 /* Initialize a buffer stack. */
999 static int create_buffer_stack(struct net_device *dev,
1000                                int kind, size_t num_buffers)
1001 {
1002         pte_t hash_pte = pte_set_home((pte_t) { 0 }, PAGE_HOME_HASH);
1003         int instance = mpipe_instance(dev);
1004         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1005         size_t needed = gxio_mpipe_calc_buffer_stack_bytes(num_buffers);
1006         int stack_idx = md->first_buffer_stack + kind;
1007         void *va;
1008         int i, rc;
1009
1010         /* Round up to 64KB and then use alloc_pages() so we get the
1011          * required 64KB alignment.
1012          */
1013         md->buffer_stack_bytes[kind] =
1014                 ALIGN(needed, 64 * 1024);
1015
1016         va = alloc_pages_exact(md->buffer_stack_bytes[kind], GFP_KERNEL);
1017         if (va == NULL) {
1018                 netdev_err(dev,
1019                            "Could not alloc %zd bytes for buffer stack %d\n",
1020                            md->buffer_stack_bytes[kind], kind);
1021                 return -ENOMEM;
1022         }
1023
1024         /* Initialize the buffer stack. */
1025         rc = gxio_mpipe_init_buffer_stack(&md->context, stack_idx,
1026                                           buffer_size_enums[kind],  va,
1027                                           md->buffer_stack_bytes[kind], 0);
1028         if (rc != 0) {
1029                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_buffer_stack: mpipe[%d] %d\n",
1030                            instance, rc);
1031                 free_pages_exact(va, md->buffer_stack_bytes[kind]);
1032                 return rc;
1033         }
1034
1035         md->buffer_stack_vas[kind] = va;
1036
1037         rc = gxio_mpipe_register_client_memory(&md->context, stack_idx,
1038                                                hash_pte, 0);
1039         if (rc != 0) {
1040                 netdev_err(dev,
1041                            "gxio_mpipe_register_client_memory: mpipe[%d] %d\n",
1042                            instance, rc);
1043                 return rc;
1044         }
1045
1046         /* Provide initial buffers. */
1047         for (i = 0; i < num_buffers; i++) {
1048                 if (!tile_net_provide_buffer(instance, kind)) {
1049                         netdev_err(dev, "Cannot allocate initial sk_bufs!\n");
1050                         return -ENOMEM;
1051                 }
1052         }
1053
1054         return 0;
1055 }
1056
1057 /* Allocate and initialize mpipe buffer stacks, and register them in
1058  * the mPIPE TLBs, for small, large, and (possibly) jumbo packet sizes.
1059  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1060  */
1061 static int init_buffer_stacks(struct net_device *dev,
1062                               int network_cpus_count)
1063 {
1064         int num_kinds = MAX_KINDS - (jumbo_num == 0);
1065         size_t num_buffers;
1066         int rc;
1067         int instance = mpipe_instance(dev);
1068         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1069
1070         /* Allocate the buffer stacks. */
1071         rc = gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks(&md->context, num_kinds, 0, 0);
1072         if (rc < 0) {
1073                 netdev_err(dev,
1074                            "gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks: mpipe[%d] %d\n",
1075                            instance, rc);
1076                 return rc;
1077         }
1078         md->first_buffer_stack = rc;
1079
1080         /* Enough small/large buffers to (normally) avoid buffer errors. */
1081         num_buffers =
1082                 network_cpus_count * (IQUEUE_ENTRIES + TILE_NET_BATCH);
1083
1084         /* Allocate the small memory stack. */
1085         if (rc >= 0)
1086                 rc = create_buffer_stack(dev, 0, num_buffers);
1087
1088         /* Allocate the large buffer stack. */
1089         if (rc >= 0)
1090                 rc = create_buffer_stack(dev, 1, num_buffers);
1091
1092         /* Allocate the jumbo buffer stack if needed. */
1093         if (rc >= 0 && jumbo_num != 0)
1094                 rc = create_buffer_stack(dev, 2, jumbo_num);
1095
1096         return rc;
1097 }
1098
1099 /* Allocate per-cpu resources (memory for completions and idescs).
1100  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1101  */
1102 static int alloc_percpu_mpipe_resources(struct net_device *dev,
1103                                         int cpu, int ring)
1104 {
1105         struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1106         int order, i, rc;
1107         int instance = mpipe_instance(dev);
1108         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1109         struct page *page;
1110         void *addr;
1111
1112         /* Allocate the "comps". */
1113         order = get_order(COMPS_SIZE);
1114         page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
1115         if (page == NULL) {
1116                 netdev_err(dev, "Failed to alloc %zd bytes comps memory\n",
1117                            COMPS_SIZE);
1118                 return -ENOMEM;
1119         }
1120         addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
1121         memset(addr, 0, COMPS_SIZE);
1122         for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++)
1123                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[i] =
1124                         addr + i * sizeof(struct tile_net_comps);
1125
1126         /* If this is a network cpu, create an iqueue. */
1127         if (cpumask_test_cpu(cpu, &network_cpus_map)) {
1128                 order = get_order(NOTIF_RING_SIZE);
1129                 page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
1130                 if (page == NULL) {
1131                         netdev_err(dev,
1132                                    "Failed to alloc %zd bytes iqueue memory\n",
1133                                    NOTIF_RING_SIZE);
1134                         return -ENOMEM;
1135                 }
1136                 addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
1137                 rc = gxio_mpipe_iqueue_init(&info->mpipe[instance].iqueue,
1138                                             &md->context, ring++, addr,
1139                                             NOTIF_RING_SIZE, 0);
1140                 if (rc < 0) {
1141                         netdev_err(dev,
1142                                    "gxio_mpipe_iqueue_init failed: %d\n", rc);
1143                         return rc;
1144                 }
1145                 info->mpipe[instance].has_iqueue = true;
1146         }
1147
1148         return ring;
1149 }
1150
1151 /* Initialize NotifGroup and buckets.
1152  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1153  */
1154 static int init_notif_group_and_buckets(struct net_device *dev,
1155                                         int ring, int network_cpus_count)
1156 {
1157         int group, rc;
1158         int instance = mpipe_instance(dev);
1159         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1160
1161         /* Allocate one NotifGroup. */
1162         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_groups(&md->context, 1, 0, 0);
1163         if (rc < 0) {
1164                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_groups: mpipe[%d] %d\n",
1165                            instance, rc);
1166                 return rc;
1167         }
1168         group = rc;
1169
1170         /* Initialize global num_buckets value. */
1171         if (network_cpus_count > 4)
1172                 md->num_buckets = 256;
1173         else if (network_cpus_count > 1)
1174                 md->num_buckets = 16;
1175
1176         /* Allocate some buckets, and set global first_bucket value. */
1177         rc = gxio_mpipe_alloc_buckets(&md->context, md->num_buckets, 0, 0);
1178         if (rc < 0) {
1179                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_buckets: mpipe[%d] %d\n",
1180                            instance, rc);
1181                 return rc;
1182         }
1183         md->first_bucket = rc;
1184
1185         /* Init group and buckets. */
1186         rc = gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets(
1187                 &md->context, group, ring, network_cpus_count,
1188                 md->first_bucket, md->num_buckets,
1189                 GXIO_MPIPE_BUCKET_STICKY_FLOW_LOCALITY);
1190         if (rc != 0) {
1191                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets: "
1192                            "mpipe[%d] %d\n", instance, rc);
1193                 return rc;
1194         }
1195
1196         return 0;
1197 }
1198
1199 /* Create an irq and register it, then activate the irq and request
1200  * interrupts on all cores.  Note that "ingress_irq" being initialized
1201  * is how we know not to call tile_net_init_mpipe() again.
1202  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1203  */
1204 static int tile_net_setup_interrupts(struct net_device *dev)
1205 {
1206         int cpu, rc, irq;
1207         int instance = mpipe_instance(dev);
1208         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1209
1210         irq = md->ingress_irq;
1211         if (irq < 0) {
1212                 irq = irq_alloc_hwirq(-1);
1213                 if (!irq) {
1214                         netdev_err(dev,
1215                                    "create_irq failed: mpipe[%d] %d\n",
1216                                    instance, irq);
1217                         return irq;
1218                 }
1219                 tile_irq_activate(irq, TILE_IRQ_PERCPU);
1220
1221                 rc = request_irq(irq, tile_net_handle_ingress_irq,
1222                                  0, "tile_net", (void *)((uint64_t)instance));
1223
1224                 if (rc != 0) {
1225                         netdev_err(dev, "request_irq failed: mpipe[%d] %d\n",
1226                                    instance, rc);
1227                         irq_free_hwirq(irq);
1228                         return rc;
1229                 }
1230                 md->ingress_irq = irq;
1231         }
1232
1233         for_each_online_cpu(cpu) {
1234                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1235                 if (info->mpipe[instance].has_iqueue) {
1236                         gxio_mpipe_request_notif_ring_interrupt(&md->context,
1237                                 cpu_x(cpu), cpu_y(cpu), KERNEL_PL, irq,
1238                                 info->mpipe[instance].iqueue.ring);
1239                 }
1240         }
1241
1242         return 0;
1243 }
1244
1245 /* Undo any state set up partially by a failed call to tile_net_init_mpipe. */
1246 static void tile_net_init_mpipe_fail(int instance)
1247 {
1248         int kind, cpu;
1249         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1250
1251         /* Do cleanups that require the mpipe context first. */
1252         for (kind = 0; kind < MAX_KINDS; kind++) {
1253                 if (md->buffer_stack_vas[kind] != NULL) {
1254                         tile_net_pop_all_buffers(instance,
1255                                                  md->first_buffer_stack +
1256                                                  kind);
1257                 }
1258         }
1259
1260         /* Destroy mpipe context so the hardware no longer owns any memory. */
1261         gxio_mpipe_destroy(&md->context);
1262
1263         for_each_online_cpu(cpu) {
1264                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1265                 free_pages(
1266                         (unsigned long)(
1267                                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[0]),
1268                         get_order(COMPS_SIZE));
1269                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[0] = NULL;
1270                 free_pages((unsigned long)(info->mpipe[instance].iqueue.idescs),
1271                            get_order(NOTIF_RING_SIZE));
1272                 info->mpipe[instance].iqueue.idescs = NULL;
1273         }
1274
1275         for (kind = 0; kind < MAX_KINDS; kind++) {
1276                 if (md->buffer_stack_vas[kind] != NULL) {
1277                         free_pages_exact(md->buffer_stack_vas[kind],
1278                                          md->buffer_stack_bytes[kind]);
1279                         md->buffer_stack_vas[kind] = NULL;
1280                 }
1281         }
1282
1283         md->first_buffer_stack = -1;
1284         md->first_bucket = -1;
1285 }
1286
1287 /* The first time any tilegx network device is opened, we initialize
1288  * the global mpipe state.  If this step fails, we fail to open the
1289  * device, but if it succeeds, we never need to do it again, and since
1290  * tile_net can't be unloaded, we never undo it.
1291  *
1292  * Note that some resources in this path (buffer stack indices,
1293  * bindings from init_buffer_stack, etc.) are hypervisor resources
1294  * that are freed implicitly by gxio_mpipe_destroy().
1295  */
1296 static int tile_net_init_mpipe(struct net_device *dev)
1297 {
1298         int rc;
1299         int cpu;
1300         int first_ring, ring;
1301         int instance = mpipe_instance(dev);
1302         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1303         int network_cpus_count = cpumask_weight(&network_cpus_map);
1304
1305         if (!hash_default) {
1306                 netdev_err(dev, "Networking requires hash_default!\n");
1307                 return -EIO;
1308         }
1309
1310         rc = gxio_mpipe_init(&md->context, instance);
1311         if (rc != 0) {
1312                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init: mpipe[%d] %d\n",
1313                            instance, rc);
1314                 return -EIO;
1315         }
1316
1317         /* Set up the buffer stacks. */
1318         rc = init_buffer_stacks(dev, network_cpus_count);
1319         if (rc != 0)
1320                 goto fail;
1321
1322         /* Allocate one NotifRing for each network cpu. */
1323         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_rings(&md->context,
1324                                           network_cpus_count, 0, 0);
1325         if (rc < 0) {
1326                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_rings failed %d\n",
1327                            rc);
1328                 goto fail;
1329         }
1330
1331         /* Init NotifRings per-cpu. */
1332         first_ring = rc;
1333         ring = first_ring;
1334         for_each_online_cpu(cpu) {
1335                 rc = alloc_percpu_mpipe_resources(dev, cpu, ring);
1336                 if (rc < 0)
1337                         goto fail;
1338                 ring = rc;
1339         }
1340
1341         /* Initialize NotifGroup and buckets. */
1342         rc = init_notif_group_and_buckets(dev, first_ring, network_cpus_count);
1343         if (rc != 0)
1344                 goto fail;
1345
1346         /* Create and enable interrupts. */
1347         rc = tile_net_setup_interrupts(dev);
1348         if (rc != 0)
1349                 goto fail;
1350
1351         /* Register PTP clock and set mPIPE timestamp, if configured. */
1352         register_ptp_clock(dev, md);
1353
1354         return 0;
1355
1356 fail:
1357         tile_net_init_mpipe_fail(instance);
1358         return rc;
1359 }
1360
1361 /* Create persistent egress info for a given egress channel.
1362  * Note that this may be shared between, say, "gbe0" and "xgbe0".
1363  * ISSUE: Defer header allocation until TSO is actually needed?
1364  */
1365 static int tile_net_init_egress(struct net_device *dev, int echannel)
1366 {
1367         static int ering = -1;
1368         struct page *headers_page, *edescs_page, *equeue_page;
1369         gxio_mpipe_edesc_t *edescs;
1370         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
1371         unsigned char *headers;
1372         int headers_order, edescs_order, equeue_order;
1373         size_t edescs_size;
1374         int rc = -ENOMEM;
1375         int instance = mpipe_instance(dev);
1376         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1377
1378         /* Only initialize once. */
1379         if (md->egress_for_echannel[echannel].equeue != NULL)
1380                 return 0;
1381
1382         /* Allocate memory for the "headers". */
1383         headers_order = get_order(EQUEUE_ENTRIES * HEADER_BYTES);
1384         headers_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, headers_order);
1385         if (headers_page == NULL) {
1386                 netdev_warn(dev,
1387                             "Could not alloc %zd bytes for TSO headers.\n",
1388                             PAGE_SIZE << headers_order);
1389                 goto fail;
1390         }
1391         headers = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(headers_page));
1392
1393         /* Allocate memory for the "edescs". */
1394         edescs_size = EQUEUE_ENTRIES * sizeof(*edescs);
1395         edescs_order = get_order(edescs_size);
1396         edescs_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, edescs_order);
1397         if (edescs_page == NULL) {
1398                 netdev_warn(dev,
1399                             "Could not alloc %zd bytes for eDMA ring.\n",
1400                             edescs_size);
1401                 goto fail_headers;
1402         }
1403         edescs = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(edescs_page));
1404
1405         /* Allocate memory for the "equeue". */
1406         equeue_order = get_order(sizeof(*equeue));
1407         equeue_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, equeue_order);
1408         if (equeue_page == NULL) {
1409                 netdev_warn(dev,
1410                             "Could not alloc %zd bytes for equeue info.\n",
1411                             PAGE_SIZE << equeue_order);
1412                 goto fail_edescs;
1413         }
1414         equeue = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(equeue_page));
1415
1416         /* Allocate an edma ring (using a one entry "free list"). */
1417         if (ering < 0) {
1418                 rc = gxio_mpipe_alloc_edma_rings(&md->context, 1, 0, 0);
1419                 if (rc < 0) {
1420                         netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_alloc_edma_rings: "
1421                                     "mpipe[%d] %d\n", instance, rc);
1422                         goto fail_equeue;
1423                 }
1424                 ering = rc;
1425         }
1426
1427         /* Initialize the equeue. */
1428         rc = gxio_mpipe_equeue_init(equeue, &md->context, ering, echannel,
1429                                     edescs, edescs_size, 0);
1430         if (rc != 0) {
1431                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_equeue_init: mpipe[%d] %d\n",
1432                            instance, rc);
1433                 goto fail_equeue;
1434         }
1435
1436         /* Don't reuse the ering later. */
1437         ering = -1;
1438
1439         if (jumbo_num != 0) {
1440                 /* Make sure "jumbo" packets can be egressed safely. */
1441                 if (gxio_mpipe_equeue_set_snf_size(equeue, 10368) < 0) {
1442                         /* ISSUE: There is no "gxio_mpipe_equeue_destroy()". */
1443                         netdev_warn(dev, "Jumbo packets may not be egressed"
1444                                     " properly on channel %d\n", echannel);
1445                 }
1446         }
1447
1448         /* Done. */
1449         md->egress_for_echannel[echannel].equeue = equeue;
1450         md->egress_for_echannel[echannel].headers = headers;
1451         return 0;
1452
1453 fail_equeue:
1454         __free_pages(equeue_page, equeue_order);
1455
1456 fail_edescs:
1457         __free_pages(edescs_page, edescs_order);
1458
1459 fail_headers:
1460         __free_pages(headers_page, headers_order);
1461
1462 fail:
1463         return rc;
1464 }
1465
1466 /* Return channel number for a newly-opened link. */
1467 static int tile_net_link_open(struct net_device *dev, gxio_mpipe_link_t *link,
1468                               const char *link_name)
1469 {
1470         int instance = mpipe_instance(dev);
1471         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1472         int rc = gxio_mpipe_link_open(link, &md->context, link_name, 0);
1473         if (rc < 0) {
1474                 netdev_err(dev, "Failed to open '%s', mpipe[%d], %d\n",
1475                            link_name, instance, rc);
1476                 return rc;
1477         }
1478         if (jumbo_num != 0) {
1479                 u32 attr = GXIO_MPIPE_LINK_RECEIVE_JUMBO;
1480                 rc = gxio_mpipe_link_set_attr(link, attr, 1);
1481                 if (rc != 0) {
1482                         netdev_err(dev,
1483                                    "Cannot receive jumbo packets on '%s'\n",
1484                                    link_name);
1485                         gxio_mpipe_link_close(link);
1486                         return rc;
1487                 }
1488         }
1489         rc = gxio_mpipe_link_channel(link);
1490         if (rc < 0 || rc >= TILE_NET_CHANNELS) {
1491                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_link_channel bad value: %d\n", rc);
1492                 gxio_mpipe_link_close(link);
1493                 return -EINVAL;
1494         }
1495         return rc;
1496 }
1497
1498 /* Help the kernel activate the given network interface. */
1499 static int tile_net_open(struct net_device *dev)
1500 {
1501         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1502         int cpu, rc, instance;
1503
1504         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1505
1506         /* Get the instance info. */
1507         rc = gxio_mpipe_link_instance(dev->name);
1508         if (rc < 0 || rc >= NR_MPIPE_MAX) {
1509                 mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1510                 return -EIO;
1511         }
1512
1513         priv->instance = rc;
1514         instance = rc;
1515         if (!mpipe_data[rc].context.mmio_fast_base) {
1516                 /* Do one-time initialization per instance the first time
1517                  * any device is opened.
1518                  */
1519                 rc = tile_net_init_mpipe(dev);
1520                 if (rc != 0)
1521                         goto fail;
1522         }
1523
1524         /* Determine if this is the "loopify" device. */
1525         if (unlikely((loopify_link_name != NULL) &&
1526                      !strcmp(dev->name, loopify_link_name))) {
1527                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, "loop0");
1528                 if (rc < 0)
1529                         goto fail;
1530                 priv->channel = rc;
1531                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->loopify_link, "loop1");
1532                 if (rc < 0)
1533                         goto fail;
1534                 priv->loopify_channel = rc;
1535                 priv->echannel = rc;
1536         } else {
1537                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, dev->name);
1538                 if (rc < 0)
1539                         goto fail;
1540                 priv->channel = rc;
1541                 priv->echannel = rc;
1542         }
1543
1544         /* Initialize egress info (if needed).  Once ever, per echannel. */
1545         rc = tile_net_init_egress(dev, priv->echannel);
1546         if (rc != 0)
1547                 goto fail;
1548
1549         mpipe_data[instance].tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = dev;
1550
1551         rc = tile_net_update(dev);
1552         if (rc != 0)
1553                 goto fail;
1554
1555         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1556
1557         /* Initialize the transmit wake timer for this device for each cpu. */
1558         for_each_online_cpu(cpu) {
1559                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1560                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1561                         &info->mpipe[instance].tx_wake[priv->echannel];
1562
1563                 hrtimer_init(&tx_wake->timer, CLOCK_MONOTONIC,
1564                              HRTIMER_MODE_REL);
1565                 tx_wake->tx_queue_idx = cpu;
1566                 tx_wake->timer.function = tile_net_handle_tx_wake_timer;
1567                 tx_wake->dev = dev;
1568         }
1569
1570         for_each_online_cpu(cpu)
1571                 netif_start_subqueue(dev, cpu);
1572         netif_carrier_on(dev);
1573         return 0;
1574
1575 fail:
1576         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1577                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1578                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1579                 priv->loopify_channel = -1;
1580         }
1581         if (priv->channel >= 0) {
1582                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1583                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1584                 priv->channel = -1;
1585         }
1586         priv->echannel = -1;
1587         mpipe_data[instance].tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1588         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1589
1590         /* Don't return raw gxio error codes to generic Linux. */
1591         return (rc > -512) ? rc : -EIO;
1592 }
1593
1594 /* Help the kernel deactivate the given network interface. */
1595 static int tile_net_stop(struct net_device *dev)
1596 {
1597         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1598         int cpu;
1599         int instance = priv->instance;
1600         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1601
1602         for_each_online_cpu(cpu) {
1603                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1604                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1605                         &info->mpipe[instance].tx_wake[priv->echannel];
1606
1607                 hrtimer_cancel(&tx_wake->timer);
1608                 netif_stop_subqueue(dev, cpu);
1609         }
1610
1611         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1612         md->tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1613         (void)tile_net_update(dev);
1614         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1615                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1616                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1617                 priv->loopify_channel = -1;
1618         }
1619         if (priv->channel >= 0) {
1620                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1621                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1622                 priv->channel = -1;
1623         }
1624         priv->echannel = -1;
1625         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1626
1627         return 0;
1628 }
1629
1630 /* Determine the VA for a fragment. */
1631 static inline void *tile_net_frag_buf(skb_frag_t *f)
1632 {
1633         unsigned long pfn = page_to_pfn(skb_frag_page(f));
1634         return pfn_to_kaddr(pfn) + f->page_offset;
1635 }
1636
1637 /* Acquire a completion entry and an egress slot, or if we can't,
1638  * stop the queue and schedule the tx_wake timer.
1639  */
1640 static s64 tile_net_equeue_try_reserve(struct net_device *dev,
1641                                        int tx_queue_idx,
1642                                        struct tile_net_comps *comps,
1643                                        gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1644                                        int num_edescs)
1645 {
1646         /* Try to acquire a completion entry. */
1647         if (comps->comp_next - comps->comp_last < TILE_NET_MAX_COMPS - 1 ||
1648             tile_net_free_comps(equeue, comps, 32, false) != 0) {
1649
1650                 /* Try to acquire an egress slot. */
1651                 s64 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1652                 if (slot >= 0)
1653                         return slot;
1654
1655                 /* Freeing some completions gives the equeue time to drain. */
1656                 tile_net_free_comps(equeue, comps, TILE_NET_MAX_COMPS, false);
1657
1658                 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1659                 if (slot >= 0)
1660                         return slot;
1661         }
1662
1663         /* Still nothing; give up and stop the queue for a short while. */
1664         netif_stop_subqueue(dev, tx_queue_idx);
1665         tile_net_schedule_tx_wake_timer(dev, tx_queue_idx);
1666         return -1;
1667 }
1668
1669 /* Determine how many edesc's are needed for TSO.
1670  *
1671  * Sometimes, if "sendfile()" requires copying, we will be called with
1672  * "data" containing the header and payload, with "frags" being empty.
1673  * Sometimes, for example when using NFS over TCP, a single segment can
1674  * span 3 fragments.  This requires special care.
1675  */
1676 static int tso_count_edescs(struct sk_buff *skb)
1677 {
1678         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1679         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1680         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1681         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1682         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1683         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1684         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1685         long n;            /* size of the current piece of payload */
1686         int num_edescs = 0;
1687         int segment;
1688
1689         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1690
1691                 unsigned int p_used = 0;
1692
1693                 /* One edesc for header and for each piece of the payload. */
1694                 for (num_edescs++; p_used < p_len; num_edescs++) {
1695
1696                         /* Advance as needed. */
1697                         while (f_used >= f_size) {
1698                                 f_id++;
1699                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1700                                 f_used = 0;
1701                         }
1702
1703                         /* Use bytes from the current fragment. */
1704                         n = p_len - p_used;
1705                         if (n > f_size - f_used)
1706                                 n = f_size - f_used;
1707                         f_used += n;
1708                         p_used += n;
1709                 }
1710
1711                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1712                 data_len -= p_len;
1713                 if (data_len < p_len)
1714                         p_len = data_len;
1715         }
1716
1717         return num_edescs;
1718 }
1719
1720 /* Prepare modified copies of the skbuff headers. */
1721 static void tso_headers_prepare(struct sk_buff *skb, unsigned char *headers,
1722                                 s64 slot)
1723 {
1724         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1725         struct iphdr *ih;
1726         struct ipv6hdr *ih6;
1727         struct tcphdr *th;
1728         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1729         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1730         unsigned char *data = skb->data;
1731         unsigned int ih_off, th_off, p_len;
1732         unsigned int isum_seed, tsum_seed, seq;
1733         unsigned int uninitialized_var(id);
1734         int is_ipv6;
1735         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1736         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1737         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1738         long n;            /* size of the current piece of payload */
1739         int segment;
1740
1741         /* Locate original headers and compute various lengths. */
1742         is_ipv6 = skb_is_gso_v6(skb);
1743         if (is_ipv6) {
1744                 ih6 = ipv6_hdr(skb);
1745                 ih_off = skb_network_offset(skb);
1746         } else {
1747                 ih = ip_hdr(skb);
1748                 ih_off = skb_network_offset(skb);
1749                 isum_seed = ((0xFFFF - ih->check) +
1750                              (0xFFFF - ih->tot_len) +
1751                              (0xFFFF - ih->id));
1752                 id = ntohs(ih->id);
1753         }
1754
1755         th = tcp_hdr(skb);
1756         th_off = skb_transport_offset(skb);
1757         p_len = sh->gso_size;
1758
1759         tsum_seed = th->check + (0xFFFF ^ htons(skb->len));
1760         seq = ntohl(th->seq);
1761
1762         /* Prepare all the headers. */
1763         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1764                 unsigned char *buf;
1765                 unsigned int p_used = 0;
1766
1767                 /* Copy to the header memory for this segment. */
1768                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1769                         NET_IP_ALIGN;
1770                 memcpy(buf, data, sh_len);
1771
1772                 /* Update copied ip header. */
1773                 if (is_ipv6) {
1774                         ih6 = (struct ipv6hdr *)(buf + ih_off);
1775                         ih6->payload_len = htons(sh_len + p_len - ih_off -
1776                                                  sizeof(*ih6));
1777                 } else {
1778                         ih = (struct iphdr *)(buf + ih_off);
1779                         ih->tot_len = htons(sh_len + p_len - ih_off);
1780                         ih->id = htons(id++);
1781                         ih->check = csum_long(isum_seed + ih->tot_len +
1782                                               ih->id) ^ 0xffff;
1783                 }
1784
1785                 /* Update copied tcp header. */
1786                 th = (struct tcphdr *)(buf + th_off);
1787                 th->seq = htonl(seq);
1788                 th->check = csum_long(tsum_seed + htons(sh_len + p_len));
1789                 if (segment != sh->gso_segs - 1) {
1790                         th->fin = 0;
1791                         th->psh = 0;
1792                 }
1793
1794                 /* Skip past the header. */
1795                 slot++;
1796
1797                 /* Skip past the payload. */
1798                 while (p_used < p_len) {
1799
1800                         /* Advance as needed. */
1801                         while (f_used >= f_size) {
1802                                 f_id++;
1803                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1804                                 f_used = 0;
1805                         }
1806
1807                         /* Use bytes from the current fragment. */
1808                         n = p_len - p_used;
1809                         if (n > f_size - f_used)
1810                                 n = f_size - f_used;
1811                         f_used += n;
1812                         p_used += n;
1813
1814                         slot++;
1815                 }
1816
1817                 seq += p_len;
1818
1819                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1820                 data_len -= p_len;
1821                 if (data_len < p_len)
1822                         p_len = data_len;
1823         }
1824
1825         /* Flush the headers so they are ready for hardware DMA. */
1826         wmb();
1827 }
1828
1829 /* Pass all the data to mpipe for egress. */
1830 static void tso_egress(struct net_device *dev, gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1831                        struct sk_buff *skb, unsigned char *headers, s64 slot)
1832 {
1833         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1834         int instance = mpipe_instance(dev);
1835         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1836         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1837         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1838         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1839         gxio_mpipe_edesc_t edesc_head = { { 0 } };
1840         gxio_mpipe_edesc_t edesc_body = { { 0 } };
1841         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1842         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1843         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1844         void *f_data = skb->data + sh_len;
1845         long n;            /* size of the current piece of payload */
1846         unsigned long tx_packets = 0, tx_bytes = 0;
1847         unsigned int csum_start;
1848         int segment;
1849
1850         /* Prepare to egress the headers: set up header edesc. */
1851         csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
1852         edesc_head.csum = 1;
1853         edesc_head.csum_start = csum_start;
1854         edesc_head.csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
1855         edesc_head.xfer_size = sh_len;
1856
1857         /* This is only used to specify the TLB. */
1858         edesc_head.stack_idx = md->first_buffer_stack;
1859         edesc_body.stack_idx = md->first_buffer_stack;
1860
1861         /* Egress all the edescs. */
1862         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1863                 unsigned char *buf;
1864                 unsigned int p_used = 0;
1865
1866                 /* Egress the header. */
1867                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1868                         NET_IP_ALIGN;
1869                 edesc_head.va = va_to_tile_io_addr(buf);
1870                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_head, slot);
1871                 slot++;
1872
1873                 /* Egress the payload. */
1874                 while (p_used < p_len) {
1875                         void *va;
1876
1877                         /* Advance as needed. */
1878                         while (f_used >= f_size) {
1879                                 f_id++;
1880                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1881                                 f_data = tile_net_frag_buf(&sh->frags[f_id]);
1882                                 f_used = 0;
1883                         }
1884
1885                         va = f_data + f_used;
1886
1887                         /* Use bytes from the current fragment. */
1888                         n = p_len - p_used;
1889                         if (n > f_size - f_used)
1890                                 n = f_size - f_used;
1891                         f_used += n;
1892                         p_used += n;
1893
1894                         /* Egress a piece of the payload. */
1895                         edesc_body.va = va_to_tile_io_addr(va);
1896                         edesc_body.xfer_size = n;
1897                         edesc_body.bound = !(p_used < p_len);
1898                         gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_body, slot);
1899                         slot++;
1900                 }
1901
1902                 tx_packets++;
1903                 tx_bytes += sh_len + p_len;
1904
1905                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1906                 data_len -= p_len;
1907                 if (data_len < p_len)
1908                         p_len = data_len;
1909         }
1910
1911         /* Update stats. */
1912         tile_net_stats_add(tx_packets, &dev->stats.tx_packets);
1913         tile_net_stats_add(tx_bytes, &dev->stats.tx_bytes);
1914 }
1915
1916 /* Do "TSO" handling for egress.
1917  *
1918  * Normally drivers set NETIF_F_TSO only to support hardware TSO;
1919  * otherwise the stack uses scatter-gather to implement GSO in software.
1920  * On our testing, enabling GSO support (via NETIF_F_SG) drops network
1921  * performance down to around 7.5 Gbps on the 10G interfaces, although
1922  * also dropping cpu utilization way down, to under 8%.  But
1923  * implementing "TSO" in the driver brings performance back up to line
1924  * rate, while dropping cpu usage even further, to less than 4%.  In
1925  * practice, profiling of GSO shows that skb_segment() is what causes
1926  * the performance overheads; we benefit in the driver from using
1927  * preallocated memory to duplicate the TCP/IP headers.
1928  */
1929 static int tile_net_tx_tso(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1930 {
1931         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
1932         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1933         int channel = priv->echannel;
1934         int instance = priv->instance;
1935         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1936         struct tile_net_egress *egress = &md->egress_for_echannel[channel];
1937         struct tile_net_comps *comps =
1938                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[channel];
1939         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
1940         unsigned long irqflags;
1941         int num_edescs;
1942         s64 slot;
1943
1944         /* Determine how many mpipe edesc's are needed. */
1945         num_edescs = tso_count_edescs(skb);
1946
1947         local_irq_save(irqflags);
1948
1949         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
1950         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, skb->queue_mapping, comps,
1951                                            equeue, num_edescs);
1952         if (slot < 0) {
1953                 local_irq_restore(irqflags);
1954                 return NETDEV_TX_BUSY;
1955         }
1956
1957         /* Set up copies of header data properly. */
1958         tso_headers_prepare(skb, egress->headers, slot);
1959
1960         /* Actually pass the data to the network hardware. */
1961         tso_egress(dev, equeue, skb, egress->headers, slot);
1962
1963         /* Add a completion record. */
1964         add_comp(equeue, comps, slot + num_edescs - 1, skb);
1965
1966         local_irq_restore(irqflags);
1967
1968         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
1969         tile_net_schedule_egress_timer();
1970
1971         return NETDEV_TX_OK;
1972 }
1973
1974 /* Analyze the body and frags for a transmit request. */
1975 static unsigned int tile_net_tx_frags(struct frag *frags,
1976                                        struct sk_buff *skb,
1977                                        void *b_data, unsigned int b_len)
1978 {
1979         unsigned int i, n = 0;
1980
1981         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1982
1983         if (b_len != 0) {
1984                 frags[n].buf = b_data;
1985                 frags[n++].length = b_len;
1986         }
1987
1988         for (i = 0; i < sh->nr_frags; i++) {
1989                 skb_frag_t *f = &sh->frags[i];
1990                 frags[n].buf = tile_net_frag_buf(f);
1991                 frags[n++].length = skb_frag_size(f);
1992         }
1993
1994         return n;
1995 }
1996
1997 /* Help the kernel transmit a packet. */
1998 static int tile_net_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1999 {
2000         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
2001         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
2002         int instance = priv->instance;
2003         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
2004         struct tile_net_egress *egress =
2005                 &md->egress_for_echannel[priv->echannel];
2006         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
2007         struct tile_net_comps *comps =
2008                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[priv->echannel];
2009         unsigned int len = skb->len;
2010         unsigned char *data = skb->data;
2011         unsigned int num_edescs;
2012         struct frag frags[MAX_FRAGS];
2013         gxio_mpipe_edesc_t edescs[MAX_FRAGS];
2014         unsigned long irqflags;
2015         gxio_mpipe_edesc_t edesc = { { 0 } };
2016         unsigned int i;
2017         s64 slot;
2018
2019         if (skb_is_gso(skb))
2020                 return tile_net_tx_tso(skb, dev);
2021
2022         num_edescs = tile_net_tx_frags(frags, skb, data, skb_headlen(skb));
2023
2024         /* This is only used to specify the TLB. */
2025         edesc.stack_idx = md->first_buffer_stack;
2026
2027         /* Prepare the edescs. */
2028         for (i = 0; i < num_edescs; i++) {
2029                 edesc.xfer_size = frags[i].length;
2030                 edesc.va = va_to_tile_io_addr(frags[i].buf);
2031                 edescs[i] = edesc;
2032         }
2033
2034         /* Mark the final edesc. */
2035         edescs[num_edescs - 1].bound = 1;
2036
2037         /* Add checksum info to the initial edesc, if needed. */
2038         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
2039                 unsigned int csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
2040                 edescs[0].csum = 1;
2041                 edescs[0].csum_start = csum_start;
2042                 edescs[0].csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
2043         }
2044
2045         local_irq_save(irqflags);
2046
2047         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
2048         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, skb->queue_mapping, comps,
2049                                            equeue, num_edescs);
2050         if (slot < 0) {
2051                 local_irq_restore(irqflags);
2052                 return NETDEV_TX_BUSY;
2053         }
2054
2055         for (i = 0; i < num_edescs; i++)
2056                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edescs[i], slot++);
2057
2058         /* Store TX timestamp if needed. */
2059         tile_tx_timestamp(skb, instance);
2060
2061         /* Add a completion record. */
2062         add_comp(equeue, comps, slot - 1, skb);
2063
2064         /* NOTE: Use ETH_ZLEN for short packets (e.g. 42 < 60). */
2065         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.tx_packets);
2066         tile_net_stats_add(max_t(unsigned int, len, ETH_ZLEN),
2067                            &dev->stats.tx_bytes);
2068
2069         local_irq_restore(irqflags);
2070
2071         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
2072         tile_net_schedule_egress_timer();
2073
2074         return NETDEV_TX_OK;
2075 }
2076
2077 /* Return subqueue id on this core (one per core). */
2078 static u16 tile_net_select_queue(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb,
2079                                  void *accel_priv, select_queue_fallback_t fallback)
2080 {
2081         return smp_processor_id();
2082 }
2083
2084 /* Deal with a transmit timeout. */
2085 static void tile_net_tx_timeout(struct net_device *dev)
2086 {
2087         int cpu;
2088
2089         for_each_online_cpu(cpu)
2090                 netif_wake_subqueue(dev, cpu);
2091 }
2092
2093 /* Ioctl commands. */
2094 static int tile_net_ioctl(struct net_device *dev, struct ifreq *rq, int cmd)
2095 {
2096         if (cmd == SIOCSHWTSTAMP)
2097                 return tile_hwtstamp_set(dev, rq);
2098         if (cmd == SIOCGHWTSTAMP)
2099                 return tile_hwtstamp_get(dev, rq);
2100
2101         return -EOPNOTSUPP;
2102 }
2103
2104 /* Change the MTU. */
2105 static int tile_net_change_mtu(struct net_device *dev, int new_mtu)
2106 {
2107         if (new_mtu < 68)
2108                 return -EINVAL;
2109         if (new_mtu > ((jumbo_num != 0) ? 9000 : 1500))
2110                 return -EINVAL;
2111         dev->mtu = new_mtu;
2112         return 0;
2113 }
2114
2115 /* Change the Ethernet address of the NIC.
2116  *
2117  * The hypervisor driver does not support changing MAC address.  However,
2118  * the hardware does not do anything with the MAC address, so the address
2119  * which gets used on outgoing packets, and which is accepted on incoming
2120  * packets, is completely up to us.
2121  *
2122  * Returns 0 on success, negative on failure.
2123  */
2124 static int tile_net_set_mac_address(struct net_device *dev, void *p)
2125 {
2126         struct sockaddr *addr = p;
2127
2128         if (!is_valid_ether_addr(addr->sa_data))
2129                 return -EINVAL;
2130         memcpy(dev->dev_addr, addr->sa_data, dev->addr_len);
2131         return 0;
2132 }
2133
2134 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
2135 /* Polling 'interrupt' - used by things like netconsole to send skbs
2136  * without having to re-enable interrupts. It's not called while
2137  * the interrupt routine is executing.
2138  */
2139 static void tile_net_netpoll(struct net_device *dev)
2140 {
2141         int instance = mpipe_instance(dev);
2142         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
2143         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
2144
2145         disable_percpu_irq(md->ingress_irq);
2146         napi_schedule(&info->mpipe[instance].napi);
2147         enable_percpu_irq(md->ingress_irq, 0);
2148 }
2149 #endif
2150
2151 static const struct net_device_ops tile_net_ops = {
2152         .ndo_open = tile_net_open,
2153         .ndo_stop = tile_net_stop,
2154         .ndo_start_xmit = tile_net_tx,
2155         .ndo_select_queue = tile_net_select_queue,
2156         .ndo_do_ioctl = tile_net_ioctl,
2157         .ndo_change_mtu = tile_net_change_mtu,
2158         .ndo_tx_timeout = tile_net_tx_timeout,
2159         .ndo_set_mac_address = tile_net_set_mac_address,
2160 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
2161         .ndo_poll_controller = tile_net_netpoll,
2162 #endif
2163 };
2164
2165 /* The setup function.
2166  *
2167  * This uses ether_setup() to assign various fields in dev, including
2168  * setting IFF_BROADCAST and IFF_MULTICAST, then sets some extra fields.
2169  */
2170 static void tile_net_setup(struct net_device *dev)
2171 {
2172         netdev_features_t features = 0;
2173
2174         ether_setup(dev);
2175         dev->netdev_ops = &tile_net_ops;
2176         dev->watchdog_timeo = TILE_NET_TIMEOUT;
2177         dev->mtu = 1500;
2178
2179         features |= NETIF_F_HW_CSUM;
2180         features |= NETIF_F_SG;
2181         features |= NETIF_F_TSO;
2182         features |= NETIF_F_TSO6;
2183
2184         dev->hw_features   |= features;
2185         dev->vlan_features |= features;
2186         dev->features      |= features;
2187 }
2188
2189 /* Allocate the device structure, register the device, and obtain the
2190  * MAC address from the hypervisor.
2191  */
2192 static void tile_net_dev_init(const char *name, const uint8_t *mac)
2193 {
2194         int ret;
2195         struct net_device *dev;
2196         struct tile_net_priv *priv;
2197
2198         /* HACK: Ignore "loop" links. */
2199         if (strncmp(name, "loop", 4) == 0)
2200                 return;
2201
2202         /* Allocate the device structure.  Normally, "name" is a
2203          * template, instantiated by register_netdev(), but not for us.
2204          */
2205         dev = alloc_netdev_mqs(sizeof(*priv), name, NET_NAME_UNKNOWN,
2206                                tile_net_setup, NR_CPUS, 1);
2207         if (!dev) {
2208                 pr_err("alloc_netdev_mqs(%s) failed\n", name);
2209                 return;
2210         }
2211
2212         /* Initialize "priv". */
2213         priv = netdev_priv(dev);
2214         priv->dev = dev;
2215         priv->channel = -1;
2216         priv->loopify_channel = -1;
2217         priv->echannel = -1;
2218         init_ptp_dev(priv);
2219
2220         /* Get the MAC address and set it in the device struct; this must
2221          * be done before the device is opened.  If the MAC is all zeroes,
2222          * we use a random address, since we're probably on the simulator.
2223          */
2224         if (!is_zero_ether_addr(mac))
2225                 ether_addr_copy(dev->dev_addr, mac);
2226         else
2227                 eth_hw_addr_random(dev);
2228
2229         /* Register the network device. */
2230         ret = register_netdev(dev);
2231         if (ret) {
2232                 netdev_err(dev, "register_netdev failed %d\n", ret);
2233                 free_netdev(dev);
2234                 return;
2235         }
2236 }
2237
2238 /* Per-cpu module initialization. */
2239 static void tile_net_init_module_percpu(void *unused)
2240 {
2241         struct tile_net_info *info = this_cpu_ptr(&per_cpu_info);
2242         int my_cpu = smp_processor_id();
2243         int instance;
2244
2245         for (instance = 0; instance < NR_MPIPE_MAX; instance++) {
2246                 info->mpipe[instance].has_iqueue = false;
2247                 info->mpipe[instance].instance = instance;
2248         }
2249         info->my_cpu = my_cpu;
2250
2251         /* Initialize the egress timer. */
2252         hrtimer_init(&info->egress_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2253         info->egress_timer.function = tile_net_handle_egress_timer;
2254 }
2255
2256 /* Module initialization. */
2257 static int __init tile_net_init_module(void)
2258 {
2259         int i;
2260         char name[GXIO_MPIPE_LINK_NAME_LEN];
2261         uint8_t mac[6];
2262
2263         pr_info("Tilera Network Driver\n");
2264
2265         BUILD_BUG_ON(NR_MPIPE_MAX != 2);
2266
2267         mutex_init(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
2268
2269         /* Initialize each CPU. */
2270         on_each_cpu(tile_net_init_module_percpu, NULL, 1);
2271
2272         /* Find out what devices we have, and initialize them. */
2273         for (i = 0; gxio_mpipe_link_enumerate_mac(i, name, mac) >= 0; i++)
2274                 tile_net_dev_init(name, mac);
2275
2276         if (!network_cpus_init())
2277                 cpumask_and(&network_cpus_map, housekeeping_cpumask(),
2278                             cpu_online_mask);
2279
2280         return 0;
2281 }
2282
2283 module_init(tile_net_init_module);