Add qemu 2.4.0
[kvmfornfv.git] / qemu / net / netmap.c
diff --git a/qemu/net/netmap.c b/qemu/net/netmap.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..508b829
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,463 @@
+/*
+ * netmap access for qemu
+ *
+ * Copyright (c) 2012-2013 Luigi Rizzo
+ *
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
+ * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
+ * in the Software without restriction, including without limitation the rights
+ * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
+ * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
+ * furnished to do so, subject to the following conditions:
+ *
+ * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
+ * all copies or substantial portions of the Software.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
+ * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
+ * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
+ * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
+ * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
+ * THE SOFTWARE.
+ */
+
+
+#include <sys/ioctl.h>
+#include <net/if.h>
+#include <sys/mman.h>
+#include <stdint.h>
+#include <stdio.h>
+#define NETMAP_WITH_LIBS
+#include <net/netmap.h>
+#include <net/netmap_user.h>
+
+#include "net/net.h"
+#include "net/tap.h"
+#include "clients.h"
+#include "sysemu/sysemu.h"
+#include "qemu/error-report.h"
+#include "qemu/iov.h"
+
+/* Private netmap device info. */
+typedef struct NetmapPriv {
+    int                 fd;
+    size_t              memsize;
+    void                *mem;
+    struct netmap_if    *nifp;
+    struct netmap_ring  *rx;
+    struct netmap_ring  *tx;
+    char                fdname[PATH_MAX];        /* Normally "/dev/netmap". */
+    char                ifname[IFNAMSIZ];
+} NetmapPriv;
+
+typedef struct NetmapState {
+    NetClientState      nc;
+    NetmapPriv          me;
+    bool                read_poll;
+    bool                write_poll;
+    struct iovec        iov[IOV_MAX];
+    int                 vnet_hdr_len;  /* Current virtio-net header length. */
+} NetmapState;
+
+#ifndef __FreeBSD__
+#define pkt_copy bcopy
+#else
+/* A fast copy routine only for multiples of 64 bytes, non overlapped. */
+static inline void
+pkt_copy(const void *_src, void *_dst, int l)
+{
+    const uint64_t *src = _src;
+    uint64_t *dst = _dst;
+    if (unlikely(l >= 1024)) {
+        bcopy(src, dst, l);
+        return;
+    }
+    for (; l > 0; l -= 64) {
+        *dst++ = *src++;
+        *dst++ = *src++;
+        *dst++ = *src++;
+        *dst++ = *src++;
+        *dst++ = *src++;
+        *dst++ = *src++;
+        *dst++ = *src++;
+        *dst++ = *src++;
+    }
+}
+#endif /* __FreeBSD__ */
+
+/*
+ * Open a netmap device. We assume there is only one queue
+ * (which is the case for the VALE bridge).
+ */
+static int netmap_open(NetmapPriv *me)
+{
+    int fd;
+    int err;
+    size_t l;
+    struct nmreq req;
+
+    me->fd = fd = open(me->fdname, O_RDWR);
+    if (fd < 0) {
+        error_report("Unable to open netmap device '%s' (%s)",
+                        me->fdname, strerror(errno));
+        return -1;
+    }
+    memset(&req, 0, sizeof(req));
+    pstrcpy(req.nr_name, sizeof(req.nr_name), me->ifname);
+    req.nr_ringid = NETMAP_NO_TX_POLL;
+    req.nr_version = NETMAP_API;
+    err = ioctl(fd, NIOCREGIF, &req);
+    if (err) {
+        error_report("Unable to register %s: %s", me->ifname, strerror(errno));
+        goto error;
+    }
+    l = me->memsize = req.nr_memsize;
+
+    me->mem = mmap(0, l, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
+    if (me->mem == MAP_FAILED) {
+        error_report("Unable to mmap netmap shared memory: %s",
+                        strerror(errno));
+        me->mem = NULL;
+        goto error;
+    }
+
+    me->nifp = NETMAP_IF(me->mem, req.nr_offset);
+    me->tx = NETMAP_TXRING(me->nifp, 0);
+    me->rx = NETMAP_RXRING(me->nifp, 0);
+    return 0;
+
+error:
+    close(me->fd);
+    return -1;
+}
+
+static void netmap_send(void *opaque);
+static void netmap_writable(void *opaque);
+
+/* Set the event-loop handlers for the netmap backend. */
+static void netmap_update_fd_handler(NetmapState *s)
+{
+    qemu_set_fd_handler(s->me.fd,
+                        s->read_poll ? netmap_send : NULL,
+                        s->write_poll ? netmap_writable : NULL,
+                        s);
+}
+
+/* Update the read handler. */
+static void netmap_read_poll(NetmapState *s, bool enable)
+{
+    if (s->read_poll != enable) { /* Do nothing if not changed. */
+        s->read_poll = enable;
+        netmap_update_fd_handler(s);
+    }
+}
+
+/* Update the write handler. */
+static void netmap_write_poll(NetmapState *s, bool enable)
+{
+    if (s->write_poll != enable) {
+        s->write_poll = enable;
+        netmap_update_fd_handler(s);
+    }
+}
+
+static void netmap_poll(NetClientState *nc, bool enable)
+{
+    NetmapState *s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+
+    if (s->read_poll != enable || s->write_poll != enable) {
+        s->write_poll = enable;
+        s->read_poll  = enable;
+        netmap_update_fd_handler(s);
+    }
+}
+
+/*
+ * The fd_write() callback, invoked if the fd is marked as
+ * writable after a poll. Unregister the handler and flush any
+ * buffered packets.
+ */
+static void netmap_writable(void *opaque)
+{
+    NetmapState *s = opaque;
+
+    netmap_write_poll(s, false);
+    qemu_flush_queued_packets(&s->nc);
+}
+
+static ssize_t netmap_receive(NetClientState *nc,
+      const uint8_t *buf, size_t size)
+{
+    NetmapState *s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+    struct netmap_ring *ring = s->me.tx;
+    uint32_t i;
+    uint32_t idx;
+    uint8_t *dst;
+
+    if (unlikely(!ring)) {
+        /* Drop. */
+        return size;
+    }
+
+    if (unlikely(size > ring->nr_buf_size)) {
+        RD(5, "[netmap_receive] drop packet of size %d > %d\n",
+                                    (int)size, ring->nr_buf_size);
+        return size;
+    }
+
+    if (nm_ring_empty(ring)) {
+        /* No available slots in the netmap TX ring. */
+        netmap_write_poll(s, true);
+        return 0;
+    }
+
+    i = ring->cur;
+    idx = ring->slot[i].buf_idx;
+    dst = (uint8_t *)NETMAP_BUF(ring, idx);
+
+    ring->slot[i].len = size;
+    ring->slot[i].flags = 0;
+    pkt_copy(buf, dst, size);
+    ring->cur = ring->head = nm_ring_next(ring, i);
+    ioctl(s->me.fd, NIOCTXSYNC, NULL);
+
+    return size;
+}
+
+static ssize_t netmap_receive_iov(NetClientState *nc,
+                    const struct iovec *iov, int iovcnt)
+{
+    NetmapState *s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+    struct netmap_ring *ring = s->me.tx;
+    uint32_t last;
+    uint32_t idx;
+    uint8_t *dst;
+    int j;
+    uint32_t i;
+
+    if (unlikely(!ring)) {
+        /* Drop the packet. */
+        return iov_size(iov, iovcnt);
+    }
+
+    last = i = ring->cur;
+
+    if (nm_ring_space(ring) < iovcnt) {
+        /* Not enough netmap slots. */
+        netmap_write_poll(s, true);
+        return 0;
+    }
+
+    for (j = 0; j < iovcnt; j++) {
+        int iov_frag_size = iov[j].iov_len;
+        int offset = 0;
+        int nm_frag_size;
+
+        /* Split each iovec fragment over more netmap slots, if
+           necessary. */
+        while (iov_frag_size) {
+            nm_frag_size = MIN(iov_frag_size, ring->nr_buf_size);
+
+            if (unlikely(nm_ring_empty(ring))) {
+                /* We run out of netmap slots while splitting the
+                   iovec fragments. */
+                netmap_write_poll(s, true);
+                return 0;
+            }
+
+            idx = ring->slot[i].buf_idx;
+            dst = (uint8_t *)NETMAP_BUF(ring, idx);
+
+            ring->slot[i].len = nm_frag_size;
+            ring->slot[i].flags = NS_MOREFRAG;
+            pkt_copy(iov[j].iov_base + offset, dst, nm_frag_size);
+
+            last = i;
+            i = nm_ring_next(ring, i);
+
+            offset += nm_frag_size;
+            iov_frag_size -= nm_frag_size;
+        }
+    }
+    /* The last slot must not have NS_MOREFRAG set. */
+    ring->slot[last].flags &= ~NS_MOREFRAG;
+
+    /* Now update ring->cur and ring->head. */
+    ring->cur = ring->head = i;
+
+    ioctl(s->me.fd, NIOCTXSYNC, NULL);
+
+    return iov_size(iov, iovcnt);
+}
+
+/* Complete a previous send (backend --> guest) and enable the
+   fd_read callback. */
+static void netmap_send_completed(NetClientState *nc, ssize_t len)
+{
+    NetmapState *s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+
+    netmap_read_poll(s, true);
+}
+
+static void netmap_send(void *opaque)
+{
+    NetmapState *s = opaque;
+    struct netmap_ring *ring = s->me.rx;
+
+    /* Keep sending while there are available packets into the netmap
+       RX ring and the forwarding path towards the peer is open. */
+    while (!nm_ring_empty(ring)) {
+        uint32_t i;
+        uint32_t idx;
+        bool morefrag;
+        int iovcnt = 0;
+        int iovsize;
+
+        do {
+            i = ring->cur;
+            idx = ring->slot[i].buf_idx;
+            morefrag = (ring->slot[i].flags & NS_MOREFRAG);
+            s->iov[iovcnt].iov_base = (u_char *)NETMAP_BUF(ring, idx);
+            s->iov[iovcnt].iov_len = ring->slot[i].len;
+            iovcnt++;
+
+            ring->cur = ring->head = nm_ring_next(ring, i);
+        } while (!nm_ring_empty(ring) && morefrag);
+
+        if (unlikely(nm_ring_empty(ring) && morefrag)) {
+            RD(5, "[netmap_send] ran out of slots, with a pending"
+                   "incomplete packet\n");
+        }
+
+        iovsize = qemu_sendv_packet_async(&s->nc, s->iov, iovcnt,
+                                            netmap_send_completed);
+
+        if (iovsize == 0) {
+            /* The peer does not receive anymore. Packet is queued, stop
+             * reading from the backend until netmap_send_completed()
+             */
+            netmap_read_poll(s, false);
+            break;
+        }
+    }
+}
+
+/* Flush and close. */
+static void netmap_cleanup(NetClientState *nc)
+{
+    NetmapState *s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+
+    qemu_purge_queued_packets(nc);
+
+    netmap_poll(nc, false);
+    munmap(s->me.mem, s->me.memsize);
+    close(s->me.fd);
+
+    s->me.fd = -1;
+}
+
+/* Offloading manipulation support callbacks. */
+static bool netmap_has_ufo(NetClientState *nc)
+{
+    return true;
+}
+
+static bool netmap_has_vnet_hdr(NetClientState *nc)
+{
+    return true;
+}
+
+static bool netmap_has_vnet_hdr_len(NetClientState *nc, int len)
+{
+    return len == 0 || len == sizeof(struct virtio_net_hdr) ||
+                len == sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf);
+}
+
+static void netmap_using_vnet_hdr(NetClientState *nc, bool enable)
+{
+}
+
+static void netmap_set_vnet_hdr_len(NetClientState *nc, int len)
+{
+    NetmapState *s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+    int err;
+    struct nmreq req;
+
+    /* Issue a NETMAP_BDG_VNET_HDR command to change the virtio-net header
+     * length for the netmap adapter associated to 'me->ifname'.
+     */
+    memset(&req, 0, sizeof(req));
+    pstrcpy(req.nr_name, sizeof(req.nr_name), s->me.ifname);
+    req.nr_version = NETMAP_API;
+    req.nr_cmd = NETMAP_BDG_VNET_HDR;
+    req.nr_arg1 = len;
+    err = ioctl(s->me.fd, NIOCREGIF, &req);
+    if (err) {
+        error_report("Unable to execute NETMAP_BDG_VNET_HDR on %s: %s",
+                     s->me.ifname, strerror(errno));
+    } else {
+        /* Keep track of the current length. */
+        s->vnet_hdr_len = len;
+    }
+}
+
+static void netmap_set_offload(NetClientState *nc, int csum, int tso4, int tso6,
+                               int ecn, int ufo)
+{
+    NetmapState *s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+
+    /* Setting a virtio-net header length greater than zero automatically
+     * enables the offloadings.
+     */
+    if (!s->vnet_hdr_len) {
+        netmap_set_vnet_hdr_len(nc, sizeof(struct virtio_net_hdr));
+    }
+}
+
+/* NetClientInfo methods */
+static NetClientInfo net_netmap_info = {
+    .type = NET_CLIENT_OPTIONS_KIND_NETMAP,
+    .size = sizeof(NetmapState),
+    .receive = netmap_receive,
+    .receive_iov = netmap_receive_iov,
+    .poll = netmap_poll,
+    .cleanup = netmap_cleanup,
+    .has_ufo = netmap_has_ufo,
+    .has_vnet_hdr = netmap_has_vnet_hdr,
+    .has_vnet_hdr_len = netmap_has_vnet_hdr_len,
+    .using_vnet_hdr = netmap_using_vnet_hdr,
+    .set_offload = netmap_set_offload,
+    .set_vnet_hdr_len = netmap_set_vnet_hdr_len,
+};
+
+/* The exported init function
+ *
+ * ... -net netmap,ifname="..."
+ */
+int net_init_netmap(const NetClientOptions *opts,
+                    const char *name, NetClientState *peer, Error **errp)
+{
+    /* FIXME error_setg(errp, ...) on failure */
+    const NetdevNetmapOptions *netmap_opts = opts->netmap;
+    NetClientState *nc;
+    NetmapPriv me;
+    NetmapState *s;
+
+    pstrcpy(me.fdname, sizeof(me.fdname),
+        netmap_opts->has_devname ? netmap_opts->devname : "/dev/netmap");
+    /* Set default name for the port if not supplied. */
+    pstrcpy(me.ifname, sizeof(me.ifname), netmap_opts->ifname);
+    if (netmap_open(&me)) {
+        return -1;
+    }
+    /* Create the object. */
+    nc = qemu_new_net_client(&net_netmap_info, peer, "netmap", name);
+    s = DO_UPCAST(NetmapState, nc, nc);
+    s->me = me;
+    s->vnet_hdr_len = 0;
+    netmap_read_poll(s, true); /* Initially only poll for reads. */
+
+    return 0;
+}
+