]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/dev/netmap/netmap_generic.c
Update to bmake-201802222
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / dev / netmap / netmap_generic.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (C) 2013-2016 Vincenzo Maffione
5  * Copyright (C) 2013-2016 Luigi Rizzo
6  * All rights reserved.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  *   1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  *   2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *      documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
27  * SUCH DAMAGE.
28  */
29
30 /*
31  * This module implements netmap support on top of standard,
32  * unmodified device drivers.
33  *
34  * A NIOCREGIF request is handled here if the device does not
35  * have native support. TX and RX rings are emulated as follows:
36  *
37  * NIOCREGIF
38  *      We preallocate a block of TX mbufs (roughly as many as
39  *      tx descriptors; the number is not critical) to speed up
40  *      operation during transmissions. The refcount on most of
41  *      these buffers is artificially bumped up so we can recycle
42  *      them more easily. Also, the destructor is intercepted
43  *      so we use it as an interrupt notification to wake up
44  *      processes blocked on a poll().
45  *
46  *      For each receive ring we allocate one "struct mbq"
47  *      (an mbuf tailq plus a spinlock). We intercept packets
48  *      (through if_input)
49  *      on the receive path and put them in the mbq from which
50  *      netmap receive routines can grab them.
51  *
52  * TX:
53  *      in the generic_txsync() routine, netmap buffers are copied
54  *      (or linked, in a future) to the preallocated mbufs
55  *      and pushed to the transmit queue. Some of these mbufs
56  *      (those with NS_REPORT, or otherwise every half ring)
57  *      have the refcount=1, others have refcount=2.
58  *      When the destructor is invoked, we take that as
59  *      a notification that all mbufs up to that one in
60  *      the specific ring have been completed, and generate
61  *      the equivalent of a transmit interrupt.
62  *
63  * RX:
64  *
65  */
66
67 #ifdef __FreeBSD__
68
69 #include <sys/cdefs.h> /* prerequisite */
70 __FBSDID("$FreeBSD$");
71
72 #include <sys/types.h>
73 #include <sys/errno.h>
74 #include <sys/malloc.h>
75 #include <sys/lock.h>   /* PROT_EXEC */
76 #include <sys/rwlock.h>
77 #include <sys/socket.h> /* sockaddrs */
78 #include <sys/selinfo.h>
79 #include <net/if.h>
80 #include <net/if_types.h>
81 #include <net/if_var.h>
82 #include <machine/bus.h>        /* bus_dmamap_* in netmap_kern.h */
83
84 // XXX temporary - D() defined here
85 #include <net/netmap.h>
86 #include <dev/netmap/netmap_kern.h>
87 #include <dev/netmap/netmap_mem2.h>
88
89 #define rtnl_lock()     ND("rtnl_lock called")
90 #define rtnl_unlock()   ND("rtnl_unlock called")
91 #define MBUF_RXQ(m)     ((m)->m_pkthdr.flowid)
92 #define smp_mb()
93
94 /*
95  * FreeBSD mbuf allocator/deallocator in emulation mode:
96  */
97 #if __FreeBSD_version < 1100000
98
99 /*
100  * For older versions of FreeBSD:
101  *
102  * We allocate EXT_PACKET mbuf+clusters, but need to set M_NOFREE
103  * so that the destructor, if invoked, will not free the packet.
104  * In principle we should set the destructor only on demand,
105  * but since there might be a race we better do it on allocation.
106  * As a consequence, we also need to set the destructor or we
107  * would leak buffers.
108  */
109
110 /* mbuf destructor, also need to change the type to EXT_EXTREF,
111  * add an M_NOFREE flag, and then clear the flag and
112  * chain into uma_zfree(zone_pack, mf)
113  * (or reinstall the buffer ?)
114  */
115 #define SET_MBUF_DESTRUCTOR(m, fn)      do {            \
116         (m)->m_ext.ext_free = (void *)fn;       \
117         (m)->m_ext.ext_type = EXT_EXTREF;       \
118 } while (0)
119
120 static int
121 void_mbuf_dtor(struct mbuf *m, void *arg1, void *arg2)
122 {
123         /* restore original mbuf */
124         m->m_ext.ext_buf = m->m_data = m->m_ext.ext_arg1;
125         m->m_ext.ext_arg1 = NULL;
126         m->m_ext.ext_type = EXT_PACKET;
127         m->m_ext.ext_free = NULL;
128         if (MBUF_REFCNT(m) == 0)
129                 SET_MBUF_REFCNT(m, 1);
130         uma_zfree(zone_pack, m);
131
132         return 0;
133 }
134
135 static inline struct mbuf *
136 nm_os_get_mbuf(struct ifnet *ifp, int len)
137 {
138         struct mbuf *m;
139
140         (void)ifp;
141         m = m_getcl(M_NOWAIT, MT_DATA, M_PKTHDR);
142         if (m) {
143                 /* m_getcl() (mb_ctor_mbuf) has an assert that checks that
144                  * M_NOFREE flag is not specified as third argument,
145                  * so we have to set M_NOFREE after m_getcl(). */
146                 m->m_flags |= M_NOFREE;
147                 m->m_ext.ext_arg1 = m->m_ext.ext_buf; // XXX save
148                 m->m_ext.ext_free = (void *)void_mbuf_dtor;
149                 m->m_ext.ext_type = EXT_EXTREF;
150                 ND(5, "create m %p refcnt %d", m, MBUF_REFCNT(m));
151         }
152         return m;
153 }
154
155 #else /* __FreeBSD_version >= 1100000 */
156
157 /*
158  * Newer versions of FreeBSD, using a straightforward scheme.
159  *
160  * We allocate mbufs with m_gethdr(), since the mbuf header is needed
161  * by the driver. We also attach a customly-provided external storage,
162  * which in this case is a netmap buffer. When calling m_extadd(), however
163  * we pass a NULL address, since the real address (and length) will be
164  * filled in by nm_os_generic_xmit_frame() right before calling
165  * if_transmit().
166  *
167  * The dtor function does nothing, however we need it since mb_free_ext()
168  * has a KASSERT(), checking that the mbuf dtor function is not NULL.
169  */
170
171 static void void_mbuf_dtor(struct mbuf *m) { }
172
173 #define SET_MBUF_DESTRUCTOR(m, fn)      do {            \
174         (m)->m_ext.ext_free = (fn != NULL) ?            \
175             (void *)fn : (void *)void_mbuf_dtor;        \
176 } while (0)
177
178 static inline struct mbuf *
179 nm_os_get_mbuf(struct ifnet *ifp, int len)
180 {
181         struct mbuf *m;
182
183         (void)ifp;
184         (void)len;
185
186         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
187         if (m == NULL) {
188                 return m;
189         }
190
191         m_extadd(m, NULL /* buf */, 0 /* size */, void_mbuf_dtor,
192                  NULL, NULL, 0, EXT_NET_DRV);
193
194         return m;
195 }
196
197 #endif /* __FreeBSD_version >= 1100000 */
198
199 #elif defined _WIN32
200
201 #include "win_glue.h"
202
203 #define rtnl_lock()     ND("rtnl_lock called")
204 #define rtnl_unlock()   ND("rtnl_unlock called")
205 #define MBUF_TXQ(m)     0//((m)->m_pkthdr.flowid)
206 #define MBUF_RXQ(m)         0//((m)->m_pkthdr.flowid)
207 #define smp_mb()                //XXX: to be correctly defined
208
209 #else /* linux */
210
211 #include "bsd_glue.h"
212
213 #include <linux/rtnetlink.h>    /* rtnl_[un]lock() */
214 #include <linux/ethtool.h>      /* struct ethtool_ops, get_ringparam */
215 #include <linux/hrtimer.h>
216
217 static inline struct mbuf *
218 nm_os_get_mbuf(struct ifnet *ifp, int len)
219 {
220         return alloc_skb(ifp->needed_headroom + len +
221                          ifp->needed_tailroom, GFP_ATOMIC);
222 }
223
224 #endif /* linux */
225
226
227 /* Common headers. */
228 #include <net/netmap.h>
229 #include <dev/netmap/netmap_kern.h>
230 #include <dev/netmap/netmap_mem2.h>
231
232
233 #define for_each_kring_n(_i, _k, _karr, _n) \
234         for (_k=_karr, _i = 0; _i < _n; (_k)++, (_i)++)
235
236 #define for_each_tx_kring(_i, _k, _na) \
237             for_each_kring_n(_i, _k, (_na)->tx_rings, (_na)->num_tx_rings)
238 #define for_each_tx_kring_h(_i, _k, _na) \
239             for_each_kring_n(_i, _k, (_na)->tx_rings, (_na)->num_tx_rings + 1)
240
241 #define for_each_rx_kring(_i, _k, _na) \
242             for_each_kring_n(_i, _k, (_na)->rx_rings, (_na)->num_rx_rings)
243 #define for_each_rx_kring_h(_i, _k, _na) \
244             for_each_kring_n(_i, _k, (_na)->rx_rings, (_na)->num_rx_rings + 1)
245
246
247 /* ======================== PERFORMANCE STATISTICS =========================== */
248
249 #ifdef RATE_GENERIC
250 #define IFRATE(x) x
251 struct rate_stats {
252         unsigned long txpkt;
253         unsigned long txsync;
254         unsigned long txirq;
255         unsigned long txrepl;
256         unsigned long txdrop;
257         unsigned long rxpkt;
258         unsigned long rxirq;
259         unsigned long rxsync;
260 };
261
262 struct rate_context {
263         unsigned refcount;
264         struct timer_list timer;
265         struct rate_stats new;
266         struct rate_stats old;
267 };
268
269 #define RATE_PRINTK(_NAME_) \
270         printk( #_NAME_ " = %lu Hz\n", (cur._NAME_ - ctx->old._NAME_)/RATE_PERIOD);
271 #define RATE_PERIOD  2
272 static void rate_callback(unsigned long arg)
273 {
274         struct rate_context * ctx = (struct rate_context *)arg;
275         struct rate_stats cur = ctx->new;
276         int r;
277
278         RATE_PRINTK(txpkt);
279         RATE_PRINTK(txsync);
280         RATE_PRINTK(txirq);
281         RATE_PRINTK(txrepl);
282         RATE_PRINTK(txdrop);
283         RATE_PRINTK(rxpkt);
284         RATE_PRINTK(rxsync);
285         RATE_PRINTK(rxirq);
286         printk("\n");
287
288         ctx->old = cur;
289         r = mod_timer(&ctx->timer, jiffies +
290                         msecs_to_jiffies(RATE_PERIOD * 1000));
291         if (unlikely(r))
292                 D("[v1000] Error: mod_timer()");
293 }
294
295 static struct rate_context rate_ctx;
296
297 void generic_rate(int txp, int txs, int txi, int rxp, int rxs, int rxi)
298 {
299     if (txp) rate_ctx.new.txpkt++;
300     if (txs) rate_ctx.new.txsync++;
301     if (txi) rate_ctx.new.txirq++;
302     if (rxp) rate_ctx.new.rxpkt++;
303     if (rxs) rate_ctx.new.rxsync++;
304     if (rxi) rate_ctx.new.rxirq++;
305 }
306
307 #else /* !RATE */
308 #define IFRATE(x)
309 #endif /* !RATE */
310
311
312 /* ========== GENERIC (EMULATED) NETMAP ADAPTER SUPPORT ============= */
313
314 /*
315  * Wrapper used by the generic adapter layer to notify
316  * the poller threads. Differently from netmap_rx_irq(), we check
317  * only NAF_NETMAP_ON instead of NAF_NATIVE_ON to enable the irq.
318  */
319 void
320 netmap_generic_irq(struct netmap_adapter *na, u_int q, u_int *work_done)
321 {
322         if (unlikely(!nm_netmap_on(na)))
323                 return;
324
325         netmap_common_irq(na, q, work_done);
326 #ifdef RATE_GENERIC
327         if (work_done)
328                 rate_ctx.new.rxirq++;
329         else
330                 rate_ctx.new.txirq++;
331 #endif  /* RATE_GENERIC */
332 }
333
334 static int
335 generic_netmap_unregister(struct netmap_adapter *na)
336 {
337         struct netmap_generic_adapter *gna = (struct netmap_generic_adapter *)na;
338         struct netmap_kring *kring = NULL;
339         int i, r;
340
341         if (na->active_fds == 0) {
342                 rtnl_lock();
343
344                 na->na_flags &= ~NAF_NETMAP_ON;
345
346                 /* Release packet steering control. */
347                 nm_os_catch_tx(gna, 0);
348
349                 /* Stop intercepting packets on the RX path. */
350                 nm_os_catch_rx(gna, 0);
351
352                 rtnl_unlock();
353         }
354
355         for_each_rx_kring_h(r, kring, na) {
356                 if (nm_kring_pending_off(kring)) {
357                         D("Emulated adapter: ring '%s' deactivated", kring->name);
358                         kring->nr_mode = NKR_NETMAP_OFF;
359                 }
360         }
361         for_each_tx_kring_h(r, kring, na) {
362                 if (nm_kring_pending_off(kring)) {
363                         kring->nr_mode = NKR_NETMAP_OFF;
364                         D("Emulated adapter: ring '%s' deactivated", kring->name);
365                 }
366         }
367
368         for_each_rx_kring(r, kring, na) {
369                 /* Free the mbufs still pending in the RX queues,
370                  * that did not end up into the corresponding netmap
371                  * RX rings. */
372                 mbq_safe_purge(&kring->rx_queue);
373                 nm_os_mitigation_cleanup(&gna->mit[r]);
374         }
375
376         /* Decrement reference counter for the mbufs in the
377          * TX pools. These mbufs can be still pending in drivers,
378          * (e.g. this happens with virtio-net driver, which
379          * does lazy reclaiming of transmitted mbufs). */
380         for_each_tx_kring(r, kring, na) {
381                 /* We must remove the destructor on the TX event,
382                  * because the destructor invokes netmap code, and
383                  * the netmap module may disappear before the
384                  * TX event is consumed. */
385                 mtx_lock_spin(&kring->tx_event_lock);
386                 if (kring->tx_event) {
387                         SET_MBUF_DESTRUCTOR(kring->tx_event, NULL);
388                 }
389                 kring->tx_event = NULL;
390                 mtx_unlock_spin(&kring->tx_event_lock);
391         }
392
393         if (na->active_fds == 0) {
394                 nm_os_free(gna->mit);
395
396                 for_each_rx_kring(r, kring, na) {
397                         mbq_safe_fini(&kring->rx_queue);
398                 }
399
400                 for_each_tx_kring(r, kring, na) {
401                         mtx_destroy(&kring->tx_event_lock);
402                         if (kring->tx_pool == NULL) {
403                                 continue;
404                         }
405
406                         for (i=0; i<na->num_tx_desc; i++) {
407                                 if (kring->tx_pool[i]) {
408                                         m_freem(kring->tx_pool[i]);
409                                 }
410                         }
411                         nm_os_free(kring->tx_pool);
412                         kring->tx_pool = NULL;
413                 }
414
415 #ifdef RATE_GENERIC
416                 if (--rate_ctx.refcount == 0) {
417                         D("del_timer()");
418                         del_timer(&rate_ctx.timer);
419                 }
420 #endif
421                 D("Emulated adapter for %s deactivated", na->name);
422         }
423
424         return 0;
425 }
426
427 /* Enable/disable netmap mode for a generic network interface. */
428 static int
429 generic_netmap_register(struct netmap_adapter *na, int enable)
430 {
431         struct netmap_generic_adapter *gna = (struct netmap_generic_adapter *)na;
432         struct netmap_kring *kring = NULL;
433         int error;
434         int i, r;
435
436         if (!na) {
437                 return EINVAL;
438         }
439
440         if (!enable) {
441                 /* This is actually an unregif. */
442                 return generic_netmap_unregister(na);
443         }
444
445         if (na->active_fds == 0) {
446                 D("Emulated adapter for %s activated", na->name);
447                 /* Do all memory allocations when (na->active_fds == 0), to
448                  * simplify error management. */
449
450                 /* Allocate memory for mitigation support on all the rx queues. */
451                 gna->mit = nm_os_malloc(na->num_rx_rings * sizeof(struct nm_generic_mit));
452                 if (!gna->mit) {
453                         D("mitigation allocation failed");
454                         error = ENOMEM;
455                         goto out;
456                 }
457
458                 for_each_rx_kring(r, kring, na) {
459                         /* Init mitigation support. */
460                         nm_os_mitigation_init(&gna->mit[r], r, na);
461
462                         /* Initialize the rx queue, as generic_rx_handler() can
463                          * be called as soon as nm_os_catch_rx() returns.
464                          */
465                         mbq_safe_init(&kring->rx_queue);
466                 }
467
468                 /*
469                  * Prepare mbuf pools (parallel to the tx rings), for packet
470                  * transmission. Don't preallocate the mbufs here, it's simpler
471                  * to leave this task to txsync.
472                  */
473                 for_each_tx_kring(r, kring, na) {
474                         kring->tx_pool = NULL;
475                 }
476                 for_each_tx_kring(r, kring, na) {
477                         kring->tx_pool =
478                                 nm_os_malloc(na->num_tx_desc * sizeof(struct mbuf *));
479                         if (!kring->tx_pool) {
480                                 D("tx_pool allocation failed");
481                                 error = ENOMEM;
482                                 goto free_tx_pools;
483                         }
484                         mtx_init(&kring->tx_event_lock, "tx_event_lock",
485                                  NULL, MTX_SPIN);
486                 }
487         }
488
489         for_each_rx_kring_h(r, kring, na) {
490                 if (nm_kring_pending_on(kring)) {
491                         D("Emulated adapter: ring '%s' activated", kring->name);
492                         kring->nr_mode = NKR_NETMAP_ON;
493                 }
494
495         }
496         for_each_tx_kring_h(r, kring, na) {
497                 if (nm_kring_pending_on(kring)) {
498                         D("Emulated adapter: ring '%s' activated", kring->name);
499                         kring->nr_mode = NKR_NETMAP_ON;
500                 }
501         }
502
503         for_each_tx_kring(r, kring, na) {
504                 /* Initialize tx_pool and tx_event. */
505                 for (i=0; i<na->num_tx_desc; i++) {
506                         kring->tx_pool[i] = NULL;
507                 }
508
509                 kring->tx_event = NULL;
510         }
511
512         if (na->active_fds == 0) {
513                 rtnl_lock();
514
515                 /* Prepare to intercept incoming traffic. */
516                 error = nm_os_catch_rx(gna, 1);
517                 if (error) {
518                         D("nm_os_catch_rx(1) failed (%d)", error);
519                         goto register_handler;
520                 }
521
522                 /* Make netmap control the packet steering. */
523                 error = nm_os_catch_tx(gna, 1);
524                 if (error) {
525                         D("nm_os_catch_tx(1) failed (%d)", error);
526                         goto catch_rx;
527                 }
528
529                 rtnl_unlock();
530
531                 na->na_flags |= NAF_NETMAP_ON;
532
533 #ifdef RATE_GENERIC
534                 if (rate_ctx.refcount == 0) {
535                         D("setup_timer()");
536                         memset(&rate_ctx, 0, sizeof(rate_ctx));
537                         setup_timer(&rate_ctx.timer, &rate_callback, (unsigned long)&rate_ctx);
538                         if (mod_timer(&rate_ctx.timer, jiffies + msecs_to_jiffies(1500))) {
539                                 D("Error: mod_timer()");
540                         }
541                 }
542                 rate_ctx.refcount++;
543 #endif /* RATE */
544         }
545
546         return 0;
547
548         /* Here (na->active_fds == 0) holds. */
549 catch_rx:
550         nm_os_catch_rx(gna, 0);
551 register_handler:
552         rtnl_unlock();
553 free_tx_pools:
554         for_each_tx_kring(r, kring, na) {
555                 mtx_destroy(&kring->tx_event_lock);
556                 if (kring->tx_pool == NULL) {
557                         continue;
558                 }
559                 nm_os_free(kring->tx_pool);
560                 kring->tx_pool = NULL;
561         }
562         for_each_rx_kring(r, kring, na) {
563                 mbq_safe_fini(&kring->rx_queue);
564         }
565         nm_os_free(gna->mit);
566 out:
567
568         return error;
569 }
570
571 /*
572  * Callback invoked when the device driver frees an mbuf used
573  * by netmap to transmit a packet. This usually happens when
574  * the NIC notifies the driver that transmission is completed.
575  */
576 static void
577 generic_mbuf_destructor(struct mbuf *m)
578 {
579         struct netmap_adapter *na = NA(GEN_TX_MBUF_IFP(m));
580         struct netmap_kring *kring;
581         unsigned int r = MBUF_TXQ(m);
582         unsigned int r_orig = r;
583
584         if (unlikely(!nm_netmap_on(na) || r >= na->num_tx_rings)) {
585                 D("Error: no netmap adapter on device %p",
586                   GEN_TX_MBUF_IFP(m));
587                 return;
588         }
589
590         /*
591          * First, clear the event mbuf.
592          * In principle, the event 'm' should match the one stored
593          * on ring 'r'. However we check it explicitely to stay
594          * safe against lower layers (qdisc, driver, etc.) changing
595          * MBUF_TXQ(m) under our feet. If the match is not found
596          * on 'r', we try to see if it belongs to some other ring.
597          */
598         for (;;) {
599                 bool match = false;
600
601                 kring = &na->tx_rings[r];
602                 mtx_lock_spin(&kring->tx_event_lock);
603                 if (kring->tx_event == m) {
604                         kring->tx_event = NULL;
605                         match = true;
606                 }
607                 mtx_unlock_spin(&kring->tx_event_lock);
608
609                 if (match) {
610                         if (r != r_orig) {
611                                 RD(1, "event %p migrated: ring %u --> %u",
612                                       m, r_orig, r);
613                         }
614                         break;
615                 }
616
617                 if (++r == na->num_tx_rings) r = 0;
618
619                 if (r == r_orig) {
620                         RD(1, "Cannot match event %p", m);
621                         return;
622                 }
623         }
624
625         /* Second, wake up clients. They will reclaim the event through
626          * txsync. */
627         netmap_generic_irq(na, r, NULL);
628 #ifdef __FreeBSD__
629         void_mbuf_dtor(m);
630 #endif
631 }
632
633 /* Record completed transmissions and update hwtail.
634  *
635  * The oldest tx buffer not yet completed is at nr_hwtail + 1,
636  * nr_hwcur is the first unsent buffer.
637  */
638 static u_int
639 generic_netmap_tx_clean(struct netmap_kring *kring, int txqdisc)
640 {
641         u_int const lim = kring->nkr_num_slots - 1;
642         u_int nm_i = nm_next(kring->nr_hwtail, lim);
643         u_int hwcur = kring->nr_hwcur;
644         u_int n = 0;
645         struct mbuf **tx_pool = kring->tx_pool;
646
647         ND("hwcur = %d, hwtail = %d", kring->nr_hwcur, kring->nr_hwtail);
648
649         while (nm_i != hwcur) { /* buffers not completed */
650                 struct mbuf *m = tx_pool[nm_i];
651
652                 if (txqdisc) {
653                         if (m == NULL) {
654                                 /* Nothing to do, this is going
655                                  * to be replenished. */
656                                 RD(3, "Is this happening?");
657
658                         } else if (MBUF_QUEUED(m)) {
659                                 break; /* Not dequeued yet. */
660
661                         } else if (MBUF_REFCNT(m) != 1) {
662                                 /* This mbuf has been dequeued but is still busy
663                                  * (refcount is 2).
664                                  * Leave it to the driver and replenish. */
665                                 m_freem(m);
666                                 tx_pool[nm_i] = NULL;
667                         }
668
669                 } else {
670                         if (unlikely(m == NULL)) {
671                                 int event_consumed;
672
673                                 /* This slot was used to place an event. */
674                                 mtx_lock_spin(&kring->tx_event_lock);
675                                 event_consumed = (kring->tx_event == NULL);
676                                 mtx_unlock_spin(&kring->tx_event_lock);
677                                 if (!event_consumed) {
678                                         /* The event has not been consumed yet,
679                                          * still busy in the driver. */
680                                         break;
681                                 }
682                                 /* The event has been consumed, we can go
683                                  * ahead. */
684
685                         } else if (MBUF_REFCNT(m) != 1) {
686                                 /* This mbuf is still busy: its refcnt is 2. */
687                                 break;
688                         }
689                 }
690
691                 n++;
692                 nm_i = nm_next(nm_i, lim);
693         }
694         kring->nr_hwtail = nm_prev(nm_i, lim);
695         ND("tx completed [%d] -> hwtail %d", n, kring->nr_hwtail);
696
697         return n;
698 }
699
700 /* Compute a slot index in the middle between inf and sup. */
701 static inline u_int
702 ring_middle(u_int inf, u_int sup, u_int lim)
703 {
704         u_int n = lim + 1;
705         u_int e;
706
707         if (sup >= inf) {
708                 e = (sup + inf) / 2;
709         } else { /* wrap around */
710                 e = (sup + n + inf) / 2;
711                 if (e >= n) {
712                         e -= n;
713                 }
714         }
715
716         if (unlikely(e >= n)) {
717                 D("This cannot happen");
718                 e = 0;
719         }
720
721         return e;
722 }
723
724 static void
725 generic_set_tx_event(struct netmap_kring *kring, u_int hwcur)
726 {
727         u_int lim = kring->nkr_num_slots - 1;
728         struct mbuf *m;
729         u_int e;
730         u_int ntc = nm_next(kring->nr_hwtail, lim); /* next to clean */
731
732         if (ntc == hwcur) {
733                 return; /* all buffers are free */
734         }
735
736         /*
737          * We have pending packets in the driver between hwtail+1
738          * and hwcur, and we have to chose one of these slot to
739          * generate a notification.
740          * There is a race but this is only called within txsync which
741          * does a double check.
742          */
743 #if 0
744         /* Choose a slot in the middle, so that we don't risk ending
745          * up in a situation where the client continuously wake up,
746          * fills one or a few TX slots and go to sleep again. */
747         e = ring_middle(ntc, hwcur, lim);
748 #else
749         /* Choose the first pending slot, to be safe against driver
750          * reordering mbuf transmissions. */
751         e = ntc;
752 #endif
753
754         m = kring->tx_pool[e];
755         if (m == NULL) {
756                 /* An event is already in place. */
757                 return;
758         }
759
760         mtx_lock_spin(&kring->tx_event_lock);
761         if (kring->tx_event) {
762                 /* An event is already in place. */
763                 mtx_unlock_spin(&kring->tx_event_lock);
764                 return;
765         }
766
767         SET_MBUF_DESTRUCTOR(m, generic_mbuf_destructor);
768         kring->tx_event = m;
769         mtx_unlock_spin(&kring->tx_event_lock);
770
771         kring->tx_pool[e] = NULL;
772
773         ND(5, "Request Event at %d mbuf %p refcnt %d", e, m, m ? MBUF_REFCNT(m) : -2 );
774
775         /* Decrement the refcount. This will free it if we lose the race
776          * with the driver. */
777         m_freem(m);
778         smp_mb();
779 }
780
781
782 /*
783  * generic_netmap_txsync() transforms netmap buffers into mbufs
784  * and passes them to the standard device driver
785  * (ndo_start_xmit() or ifp->if_transmit() ).
786  * On linux this is not done directly, but using dev_queue_xmit(),
787  * since it implements the TX flow control (and takes some locks).
788  */
789 static int
790 generic_netmap_txsync(struct netmap_kring *kring, int flags)
791 {
792         struct netmap_adapter *na = kring->na;
793         struct netmap_generic_adapter *gna = (struct netmap_generic_adapter *)na;
794         struct ifnet *ifp = na->ifp;
795         struct netmap_ring *ring = kring->ring;
796         u_int nm_i;     /* index into the netmap ring */ // j
797         u_int const lim = kring->nkr_num_slots - 1;
798         u_int const head = kring->rhead;
799         u_int ring_nr = kring->ring_id;
800
801         IFRATE(rate_ctx.new.txsync++);
802
803         rmb();
804
805         /*
806          * First part: process new packets to send.
807          */
808         nm_i = kring->nr_hwcur;
809         if (nm_i != head) {     /* we have new packets to send */
810                 struct nm_os_gen_arg a;
811                 u_int event = -1;
812
813                 if (gna->txqdisc && nm_kr_txempty(kring)) {
814                         /* In txqdisc mode, we ask for a delayed notification,
815                          * but only when cur == hwtail, which means that the
816                          * client is going to block. */
817                         event = ring_middle(nm_i, head, lim);
818                         ND(3, "Place txqdisc event (hwcur=%u,event=%u,"
819                               "head=%u,hwtail=%u)", nm_i, event, head,
820                               kring->nr_hwtail);
821                 }
822
823                 a.ifp = ifp;
824                 a.ring_nr = ring_nr;
825                 a.head = a.tail = NULL;
826
827                 while (nm_i != head) {
828                         struct netmap_slot *slot = &ring->slot[nm_i];
829                         u_int len = slot->len;
830                         void *addr = NMB(na, slot);
831                         /* device-specific */
832                         struct mbuf *m;
833                         int tx_ret;
834
835                         NM_CHECK_ADDR_LEN(na, addr, len);
836
837                         /* Tale a mbuf from the tx pool (replenishing the pool
838                          * entry if necessary) and copy in the user packet. */
839                         m = kring->tx_pool[nm_i];
840                         if (unlikely(m == NULL)) {
841                                 kring->tx_pool[nm_i] = m =
842                                         nm_os_get_mbuf(ifp, NETMAP_BUF_SIZE(na));
843                                 if (m == NULL) {
844                                         RD(2, "Failed to replenish mbuf");
845                                         /* Here we could schedule a timer which
846                                          * retries to replenish after a while,
847                                          * and notifies the client when it
848                                          * manages to replenish some slots. In
849                                          * any case we break early to avoid
850                                          * crashes. */
851                                         break;
852                                 }
853                                 IFRATE(rate_ctx.new.txrepl++);
854                         }
855
856                         a.m = m;
857                         a.addr = addr;
858                         a.len = len;
859                         a.qevent = (nm_i == event);
860                         /* When not in txqdisc mode, we should ask
861                          * notifications when NS_REPORT is set, or roughly
862                          * every half ring. To optimize this, we set a
863                          * notification event when the client runs out of
864                          * TX ring space, or when transmission fails. In
865                          * the latter case we also break early.
866                          */
867                         tx_ret = nm_os_generic_xmit_frame(&a);
868                         if (unlikely(tx_ret)) {
869                                 if (!gna->txqdisc) {
870                                         /*
871                                          * No room for this mbuf in the device driver.
872                                          * Request a notification FOR A PREVIOUS MBUF,
873                                          * then call generic_netmap_tx_clean(kring) to do the
874                                          * double check and see if we can free more buffers.
875                                          * If there is space continue, else break;
876                                          * NOTE: the double check is necessary if the problem
877                                          * occurs in the txsync call after selrecord().
878                                          * Also, we need some way to tell the caller that not
879                                          * all buffers were queued onto the device (this was
880                                          * not a problem with native netmap driver where space
881                                          * is preallocated). The bridge has a similar problem
882                                          * and we solve it there by dropping the excess packets.
883                                          */
884                                         generic_set_tx_event(kring, nm_i);
885                                         if (generic_netmap_tx_clean(kring, gna->txqdisc)) {
886                                                 /* space now available */
887                                                 continue;
888                                         } else {
889                                                 break;
890                                         }
891                                 }
892
893                                 /* In txqdisc mode, the netmap-aware qdisc
894                                  * queue has the same length as the number of
895                                  * netmap slots (N). Since tail is advanced
896                                  * only when packets are dequeued, qdisc
897                                  * queue overrun cannot happen, so
898                                  * nm_os_generic_xmit_frame() did not fail
899                                  * because of that.
900                                  * However, packets can be dropped because
901                                  * carrier is off, or because our qdisc is
902                                  * being deactivated, or possibly for other
903                                  * reasons. In these cases, we just let the
904                                  * packet to be dropped. */
905                                 IFRATE(rate_ctx.new.txdrop++);
906                         }
907
908                         slot->flags &= ~(NS_REPORT | NS_BUF_CHANGED);
909                         nm_i = nm_next(nm_i, lim);
910                         IFRATE(rate_ctx.new.txpkt++);
911                 }
912                 if (a.head != NULL) {
913                         a.addr = NULL;
914                         nm_os_generic_xmit_frame(&a);
915                 }
916                 /* Update hwcur to the next slot to transmit. Here nm_i
917                  * is not necessarily head, we could break early. */
918                 kring->nr_hwcur = nm_i;
919         }
920
921         /*
922          * Second, reclaim completed buffers
923          */
924         if (!gna->txqdisc && (flags & NAF_FORCE_RECLAIM || nm_kr_txempty(kring))) {
925                 /* No more available slots? Set a notification event
926                  * on a netmap slot that will be cleaned in the future.
927                  * No doublecheck is performed, since txsync() will be
928                  * called twice by netmap_poll().
929                  */
930                 generic_set_tx_event(kring, nm_i);
931         }
932
933         generic_netmap_tx_clean(kring, gna->txqdisc);
934
935         return 0;
936 }
937
938
939 /*
940  * This handler is registered (through nm_os_catch_rx())
941  * within the attached network interface
942  * in the RX subsystem, so that every mbuf passed up by
943  * the driver can be stolen to the network stack.
944  * Stolen packets are put in a queue where the
945  * generic_netmap_rxsync() callback can extract them.
946  * Returns 1 if the packet was stolen, 0 otherwise.
947  */
948 int
949 generic_rx_handler(struct ifnet *ifp, struct mbuf *m)
950 {
951         struct netmap_adapter *na = NA(ifp);
952         struct netmap_generic_adapter *gna = (struct netmap_generic_adapter *)na;
953         struct netmap_kring *kring;
954         u_int work_done;
955         u_int r = MBUF_RXQ(m); /* receive ring number */
956
957         if (r >= na->num_rx_rings) {
958                 r = r % na->num_rx_rings;
959         }
960
961         kring = &na->rx_rings[r];
962
963         if (kring->nr_mode == NKR_NETMAP_OFF) {
964                 /* We must not intercept this mbuf. */
965                 return 0;
966         }
967
968         /* limit the size of the queue */
969         if (unlikely(!gna->rxsg && MBUF_LEN(m) > NETMAP_BUF_SIZE(na))) {
970                 /* This may happen when GRO/LRO features are enabled for
971                  * the NIC driver when the generic adapter does not
972                  * support RX scatter-gather. */
973                 RD(2, "Warning: driver pushed up big packet "
974                                 "(size=%d)", (int)MBUF_LEN(m));
975                 m_freem(m);
976         } else if (unlikely(mbq_len(&kring->rx_queue) > 1024)) {
977                 m_freem(m);
978         } else {
979                 mbq_safe_enqueue(&kring->rx_queue, m);
980         }
981
982         if (netmap_generic_mit < 32768) {
983                 /* no rx mitigation, pass notification up */
984                 netmap_generic_irq(na, r, &work_done);
985         } else {
986                 /* same as send combining, filter notification if there is a
987                  * pending timer, otherwise pass it up and start a timer.
988                  */
989                 if (likely(nm_os_mitigation_active(&gna->mit[r]))) {
990                         /* Record that there is some pending work. */
991                         gna->mit[r].mit_pending = 1;
992                 } else {
993                         netmap_generic_irq(na, r, &work_done);
994                         nm_os_mitigation_start(&gna->mit[r]);
995                 }
996         }
997
998         /* We have intercepted the mbuf. */
999         return 1;
1000 }
1001
1002 /*
1003  * generic_netmap_rxsync() extracts mbufs from the queue filled by
1004  * generic_netmap_rx_handler() and puts their content in the netmap
1005  * receive ring.
1006  * Access must be protected because the rx handler is asynchronous,
1007  */
1008 static int
1009 generic_netmap_rxsync(struct netmap_kring *kring, int flags)
1010 {
1011         struct netmap_ring *ring = kring->ring;
1012         struct netmap_adapter *na = kring->na;
1013         u_int nm_i;     /* index into the netmap ring */ //j,
1014         u_int n;
1015         u_int const lim = kring->nkr_num_slots - 1;
1016         u_int const head = kring->rhead;
1017         int force_update = (flags & NAF_FORCE_READ) || kring->nr_kflags & NKR_PENDINTR;
1018
1019         /* Adapter-specific variables. */
1020         uint16_t slot_flags = kring->nkr_slot_flags;
1021         u_int nm_buf_len = NETMAP_BUF_SIZE(na);
1022         struct mbq tmpq;
1023         struct mbuf *m;
1024         int avail; /* in bytes */
1025         int mlen;
1026         int copy;
1027
1028         if (head > lim)
1029                 return netmap_ring_reinit(kring);
1030
1031         IFRATE(rate_ctx.new.rxsync++);
1032
1033         /*
1034          * First part: skip past packets that userspace has released.
1035          * This can possibly make room for the second part.
1036          */
1037         nm_i = kring->nr_hwcur;
1038         if (nm_i != head) {
1039                 /* Userspace has released some packets. */
1040                 for (n = 0; nm_i != head; n++) {
1041                         struct netmap_slot *slot = &ring->slot[nm_i];
1042
1043                         slot->flags &= ~NS_BUF_CHANGED;
1044                         nm_i = nm_next(nm_i, lim);
1045                 }
1046                 kring->nr_hwcur = head;
1047         }
1048
1049         /*
1050          * Second part: import newly received packets.
1051          */
1052         if (!netmap_no_pendintr && !force_update) {
1053                 return 0;
1054         }
1055
1056         nm_i = kring->nr_hwtail; /* First empty slot in the receive ring. */
1057
1058         /* Compute the available space (in bytes) in this netmap ring.
1059          * The first slot that is not considered in is the one before
1060          * nr_hwcur. */
1061
1062         avail = nm_prev(kring->nr_hwcur, lim) - nm_i;
1063         if (avail < 0)
1064                 avail += lim + 1;
1065         avail *= nm_buf_len;
1066
1067         /* First pass: While holding the lock on the RX mbuf queue,
1068          * extract as many mbufs as they fit the available space,
1069          * and put them in a temporary queue.
1070          * To avoid performing a per-mbuf division (mlen / nm_buf_len) to
1071          * to update avail, we do the update in a while loop that we
1072          * also use to set the RX slots, but without performing the copy. */
1073         mbq_init(&tmpq);
1074         mbq_lock(&kring->rx_queue);
1075         for (n = 0;; n++) {
1076                 m = mbq_peek(&kring->rx_queue);
1077                 if (!m) {
1078                         /* No more packets from the driver. */
1079                         break;
1080                 }
1081
1082                 mlen = MBUF_LEN(m);
1083                 if (mlen > avail) {
1084                         /* No more space in the ring. */
1085                         break;
1086                 }
1087
1088                 mbq_dequeue(&kring->rx_queue);
1089
1090                 while (mlen) {
1091                         copy = nm_buf_len;
1092                         if (mlen < copy) {
1093                                 copy = mlen;
1094                         }
1095                         mlen -= copy;
1096                         avail -= nm_buf_len;
1097
1098                         ring->slot[nm_i].len = copy;
1099                         ring->slot[nm_i].flags = slot_flags | (mlen ? NS_MOREFRAG : 0);
1100                         nm_i = nm_next(nm_i, lim);
1101                 }
1102
1103                 mbq_enqueue(&tmpq, m);
1104         }
1105         mbq_unlock(&kring->rx_queue);
1106
1107         /* Second pass: Drain the temporary queue, going over the used RX slots,
1108          * and perform the copy out of the RX queue lock. */
1109         nm_i = kring->nr_hwtail;
1110
1111         for (;;) {
1112                 void *nmaddr;
1113                 int ofs = 0;
1114                 int morefrag;
1115
1116                 m = mbq_dequeue(&tmpq);
1117                 if (!m) {
1118                         break;
1119                 }
1120
1121                 do {
1122                         nmaddr = NMB(na, &ring->slot[nm_i]);
1123                         /* We only check the address here on generic rx rings. */
1124                         if (nmaddr == NETMAP_BUF_BASE(na)) { /* Bad buffer */
1125                                 m_freem(m);
1126                                 mbq_purge(&tmpq);
1127                                 mbq_fini(&tmpq);
1128                                 return netmap_ring_reinit(kring);
1129                         }
1130
1131                         copy = ring->slot[nm_i].len;
1132                         m_copydata(m, ofs, copy, nmaddr);
1133                         ofs += copy;
1134                         morefrag = ring->slot[nm_i].flags & NS_MOREFRAG;
1135                         nm_i = nm_next(nm_i, lim);
1136                 } while (morefrag);
1137
1138                 m_freem(m);
1139         }
1140
1141         mbq_fini(&tmpq);
1142
1143         if (n) {
1144                 kring->nr_hwtail = nm_i;
1145                 IFRATE(rate_ctx.new.rxpkt += n);
1146         }
1147         kring->nr_kflags &= ~NKR_PENDINTR;
1148
1149         return 0;
1150 }
1151
1152 static void
1153 generic_netmap_dtor(struct netmap_adapter *na)
1154 {
1155         struct netmap_generic_adapter *gna = (struct netmap_generic_adapter*)na;
1156         struct ifnet *ifp = netmap_generic_getifp(gna);
1157         struct netmap_adapter *prev_na = gna->prev;
1158
1159         if (prev_na != NULL) {
1160                 netmap_adapter_put(prev_na);
1161                 if (nm_iszombie(na)) {
1162                         /*
1163                          * The driver has been removed without releasing
1164                          * the reference so we need to do it here.
1165                          */
1166                         netmap_adapter_put(prev_na);
1167                 }
1168                 D("Native netmap adapter %p restored", prev_na);
1169         }
1170         NM_ATTACH_NA(ifp, prev_na);
1171         /*
1172          * netmap_detach_common(), that it's called after this function,
1173          * overrides WNA(ifp) if na->ifp is not NULL.
1174          */
1175         na->ifp = NULL;
1176         D("Emulated netmap adapter for %s destroyed", na->name);
1177 }
1178
1179 int
1180 na_is_generic(struct netmap_adapter *na)
1181 {
1182         return na->nm_register == generic_netmap_register;
1183 }
1184
1185 /*
1186  * generic_netmap_attach() makes it possible to use netmap on
1187  * a device without native netmap support.
1188  * This is less performant than native support but potentially
1189  * faster than raw sockets or similar schemes.
1190  *
1191  * In this "emulated" mode, netmap rings do not necessarily
1192  * have the same size as those in the NIC. We use a default
1193  * value and possibly override it if the OS has ways to fetch the
1194  * actual configuration.
1195  */
1196 int
1197 generic_netmap_attach(struct ifnet *ifp)
1198 {
1199         struct netmap_adapter *na;
1200         struct netmap_generic_adapter *gna;
1201         int retval;
1202         u_int num_tx_desc, num_rx_desc;
1203
1204 #ifdef __FreeBSD__
1205         if (ifp->if_type == IFT_LOOP) {
1206                 D("if_loop is not supported by %s", __func__);
1207                 return EINVAL;
1208         }
1209 #endif
1210
1211         num_tx_desc = num_rx_desc = netmap_generic_ringsize; /* starting point */
1212
1213         nm_os_generic_find_num_desc(ifp, &num_tx_desc, &num_rx_desc); /* ignore errors */
1214         ND("Netmap ring size: TX = %d, RX = %d", num_tx_desc, num_rx_desc);
1215         if (num_tx_desc == 0 || num_rx_desc == 0) {
1216                 D("Device has no hw slots (tx %u, rx %u)", num_tx_desc, num_rx_desc);
1217                 return EINVAL;
1218         }
1219
1220         gna = nm_os_malloc(sizeof(*gna));
1221         if (gna == NULL) {
1222                 D("no memory on attach, give up");
1223                 return ENOMEM;
1224         }
1225         na = (struct netmap_adapter *)gna;
1226         strncpy(na->name, ifp->if_xname, sizeof(na->name));
1227         na->ifp = ifp;
1228         na->num_tx_desc = num_tx_desc;
1229         na->num_rx_desc = num_rx_desc;
1230         na->nm_register = &generic_netmap_register;
1231         na->nm_txsync = &generic_netmap_txsync;
1232         na->nm_rxsync = &generic_netmap_rxsync;
1233         na->nm_dtor = &generic_netmap_dtor;
1234         /* when using generic, NAF_NETMAP_ON is set so we force
1235          * NAF_SKIP_INTR to use the regular interrupt handler
1236          */
1237         na->na_flags = NAF_SKIP_INTR | NAF_HOST_RINGS;
1238
1239         ND("[GNA] num_tx_queues(%d), real_num_tx_queues(%d), len(%lu)",
1240                         ifp->num_tx_queues, ifp->real_num_tx_queues,
1241                         ifp->tx_queue_len);
1242         ND("[GNA] num_rx_queues(%d), real_num_rx_queues(%d)",
1243                         ifp->num_rx_queues, ifp->real_num_rx_queues);
1244
1245         nm_os_generic_find_num_queues(ifp, &na->num_tx_rings, &na->num_rx_rings);
1246
1247         retval = netmap_attach_common(na);
1248         if (retval) {
1249                 nm_os_free(gna);
1250                 return retval;
1251         }
1252
1253         gna->prev = NA(ifp); /* save old na */
1254         if (gna->prev != NULL) {
1255                 netmap_adapter_get(gna->prev);
1256         }
1257         NM_ATTACH_NA(ifp, na);
1258
1259         nm_os_generic_set_features(gna);
1260
1261         D("Emulated adapter for %s created (prev was %p)", na->name, gna->prev);
1262
1263         return retval;
1264 }