]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/dev/netmap/netmap_kern.h
MFC r324075 (by imp): Tweak performance of nda completions
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / dev / netmap / netmap_kern.h
1 /*
2  * Copyright (C) 2011-2014 Matteo Landi, Luigi Rizzo. All rights reserved.
3  * Copyright (C) 2013-2014 Universita` di Pisa. All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  *   1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  *   2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *      notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 /*
28  * $FreeBSD$
29  *
30  * The header contains the definitions of constants and function
31  * prototypes used only in kernelspace.
32  */
33
34 #ifndef _NET_NETMAP_KERN_H_
35 #define _NET_NETMAP_KERN_H_
36
37 #if defined(linux)
38
39 #if  defined(CONFIG_NETMAP_VALE)
40 #define WITH_VALE
41 #endif
42 #if defined(CONFIG_NETMAP_PIPE)
43 #define WITH_PIPES
44 #endif
45 #if defined(CONFIG_NETMAP_MONITOR)
46 #define WITH_MONITOR
47 #endif
48 #if defined(CONFIG_NETMAP_GENERIC)
49 #define WITH_GENERIC
50 #endif
51 #if defined(CONFIG_NETMAP_V1000)
52 #define WITH_V1000
53 #endif
54
55 #else /* not linux */
56
57 #define WITH_VALE       // comment out to disable VALE support
58 #define WITH_PIPES
59 #define WITH_MONITOR
60 #define WITH_GENERIC
61
62 #endif
63
64 #if defined(__FreeBSD__)
65
66 #define likely(x)       __builtin_expect((long)!!(x), 1L)
67 #define unlikely(x)     __builtin_expect((long)!!(x), 0L)
68
69 #define NM_LOCK_T       struct mtx      /* low level spinlock, used to protect queues */
70
71 #define NM_MTX_T        struct sx       /* OS-specific mutex (sleepable) */
72 #define NM_MTX_INIT(m)          sx_init(&(m), #m)
73 #define NM_MTX_DESTROY(m)       sx_destroy(&(m))
74 #define NM_MTX_LOCK(m)          sx_xlock(&(m))
75 #define NM_MTX_UNLOCK(m)        sx_xunlock(&(m))
76 #define NM_MTX_ASSERT(m)        sx_assert(&(m), SA_XLOCKED)
77
78 #define NM_SELINFO_T    struct nm_selinfo
79 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->m_pkthdr.len)
80 #define MBUF_IFP(m)     ((m)->m_pkthdr.rcvif)
81 #define NM_SEND_UP(ifp, m)      ((NA(ifp))->if_input)(ifp, m)
82
83 #define NM_ATOMIC_T     volatile int    // XXX ?
84 /* atomic operations */
85 #include <machine/atomic.h>
86 #define NM_ATOMIC_TEST_AND_SET(p)       (!atomic_cmpset_acq_int((p), 0, 1))
87 #define NM_ATOMIC_CLEAR(p)              atomic_store_rel_int((p), 0)
88
89 #if __FreeBSD_version >= 1100030
90 #define WNA(_ifp)       (_ifp)->if_netmap
91 #else /* older FreeBSD */
92 #define WNA(_ifp)       (_ifp)->if_pspare[0]
93 #endif /* older FreeBSD */
94
95 #if __FreeBSD_version >= 1100005
96 struct netmap_adapter *netmap_getna(if_t ifp);
97 #endif
98
99 #if __FreeBSD_version >= 1100027
100 #define MBUF_REFCNT(m)          ((m)->m_ext.ext_count)
101 #define SET_MBUF_REFCNT(m, x)   (m)->m_ext.ext_count = x
102 #else
103 #define MBUF_REFCNT(m)          ((m)->m_ext.ref_cnt ? *((m)->m_ext.ref_cnt) : -1)
104 #define SET_MBUF_REFCNT(m, x)   *((m)->m_ext.ref_cnt) = x
105 #endif
106
107 MALLOC_DECLARE(M_NETMAP);
108
109 struct nm_selinfo {
110         struct selinfo si;
111         struct mtx m;
112 };
113
114 void freebsd_selwakeup(struct nm_selinfo *si, int pri);
115
116 // XXX linux struct, not used in FreeBSD
117 struct net_device_ops {
118 };
119 struct ethtool_ops {
120 };
121 struct hrtimer {
122 };
123 #define NM_BNS_GET(b)
124 #define NM_BNS_PUT(b)
125
126 #elif defined (linux)
127
128 #define NM_LOCK_T       safe_spinlock_t // see bsd_glue.h
129 #define NM_SELINFO_T    wait_queue_head_t
130 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->len)
131 #define MBUF_IFP(m)     ((m)->dev)
132 #define NM_SEND_UP(ifp, m)  \
133                         do { \
134                             m->priority = NM_MAGIC_PRIORITY_RX; \
135                             netif_rx(m); \
136                         } while (0)
137
138 #define NM_ATOMIC_T     volatile long unsigned int
139
140 #define NM_MTX_T        struct mutex    /* OS-specific sleepable lock */
141 #define NM_MTX_INIT(m)  mutex_init(&(m))
142 #define NM_MTX_DESTROY(m)       do { (void)(m); } while (0)
143 #define NM_MTX_LOCK(m)          mutex_lock(&(m))
144 #define NM_MTX_UNLOCK(m)        mutex_unlock(&(m))
145 #define NM_MTX_ASSERT(m)        mutex_is_locked(&(m))
146
147 #ifndef DEV_NETMAP
148 #define DEV_NETMAP
149 #endif /* DEV_NETMAP */
150
151 #elif defined (__APPLE__)
152
153 #warning apple support is incomplete.
154 #define likely(x)       __builtin_expect(!!(x), 1)
155 #define unlikely(x)     __builtin_expect(!!(x), 0)
156 #define NM_LOCK_T       IOLock *
157 #define NM_SELINFO_T    struct selinfo
158 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->m_pkthdr.len)
159 #define NM_SEND_UP(ifp, m)      ((ifp)->if_input)(ifp, m)
160
161 #else
162
163 #error unsupported platform
164
165 #endif /* end - platform-specific code */
166
167 #define NMG_LOCK_T              NM_MTX_T
168 #define NMG_LOCK_INIT()         NM_MTX_INIT(netmap_global_lock)
169 #define NMG_LOCK_DESTROY()      NM_MTX_DESTROY(netmap_global_lock)
170 #define NMG_LOCK()              NM_MTX_LOCK(netmap_global_lock)
171 #define NMG_UNLOCK()            NM_MTX_UNLOCK(netmap_global_lock)
172 #define NMG_LOCK_ASSERT()       NM_MTX_ASSERT(netmap_global_lock)
173
174 #define ND(format, ...)
175 #define D(format, ...)                                          \
176         do {                                                    \
177                 struct timeval __xxts;                          \
178                 microtime(&__xxts);                             \
179                 printf("%03d.%06d [%4d] %-25s " format "\n",    \
180                 (int)__xxts.tv_sec % 1000, (int)__xxts.tv_usec, \
181                 __LINE__, __FUNCTION__, ##__VA_ARGS__);         \
182         } while (0)
183
184 /* rate limited, lps indicates how many per second */
185 #define RD(lps, format, ...)                                    \
186         do {                                                    \
187                 static int t0, __cnt;                           \
188                 if (t0 != time_second) {                        \
189                         t0 = time_second;                       \
190                         __cnt = 0;                              \
191                 }                                               \
192                 if (__cnt++ < lps)                              \
193                         D(format, ##__VA_ARGS__);               \
194         } while (0)
195
196 struct netmap_adapter;
197 struct nm_bdg_fwd;
198 struct nm_bridge;
199 struct netmap_priv_d;
200
201 const char *nm_dump_buf(char *p, int len, int lim, char *dst);
202
203 #include "netmap_mbq.h"
204
205 extern NMG_LOCK_T       netmap_global_lock;
206
207 enum txrx { NR_RX = 0, NR_TX = 1, NR_TXRX };
208
209 static __inline const char*
210 nm_txrx2str(enum txrx t)
211 {
212         return (t== NR_RX ? "RX" : "TX");
213 }
214
215 static __inline enum txrx
216 nm_txrx_swap(enum txrx t)
217 {
218         return (t== NR_RX ? NR_TX : NR_RX);
219 }
220
221 #define for_rx_tx(t)    for ((t) = 0; (t) < NR_TXRX; (t)++)
222
223
224 /*
225  * private, kernel view of a ring. Keeps track of the status of
226  * a ring across system calls.
227  *
228  *      nr_hwcur        index of the next buffer to refill.
229  *                      It corresponds to ring->head
230  *                      at the time the system call returns.
231  *
232  *      nr_hwtail       index of the first buffer owned by the kernel.
233  *                      On RX, hwcur->hwtail are receive buffers
234  *                      not yet released. hwcur is advanced following
235  *                      ring->head, hwtail is advanced on incoming packets,
236  *                      and a wakeup is generated when hwtail passes ring->cur
237  *                          On TX, hwcur->rcur have been filled by the sender
238  *                      but not sent yet to the NIC; rcur->hwtail are available
239  *                      for new transmissions, and hwtail->hwcur-1 are pending
240  *                      transmissions not yet acknowledged.
241  *
242  * The indexes in the NIC and netmap rings are offset by nkr_hwofs slots.
243  * This is so that, on a reset, buffers owned by userspace are not
244  * modified by the kernel. In particular:
245  * RX rings: the next empty buffer (hwtail + hwofs) coincides with
246  *      the next empty buffer as known by the hardware (next_to_check or so).
247  * TX rings: hwcur + hwofs coincides with next_to_send
248  *
249  * For received packets, slot->flags is set to nkr_slot_flags
250  * so we can provide a proper initial value (e.g. set NS_FORWARD
251  * when operating in 'transparent' mode).
252  *
253  * The following fields are used to implement lock-free copy of packets
254  * from input to output ports in VALE switch:
255  *      nkr_hwlease     buffer after the last one being copied.
256  *                      A writer in nm_bdg_flush reserves N buffers
257  *                      from nr_hwlease, advances it, then does the
258  *                      copy outside the lock.
259  *                      In RX rings (used for VALE ports),
260  *                      nkr_hwtail <= nkr_hwlease < nkr_hwcur+N-1
261  *                      In TX rings (used for NIC or host stack ports)
262  *                      nkr_hwcur <= nkr_hwlease < nkr_hwtail
263  *      nkr_leases      array of nkr_num_slots where writers can report
264  *                      completion of their block. NR_NOSLOT (~0) indicates
265  *                      that the writer has not finished yet
266  *      nkr_lease_idx   index of next free slot in nr_leases, to be assigned
267  *
268  * The kring is manipulated by txsync/rxsync and generic netmap function.
269  *
270  * Concurrent rxsync or txsync on the same ring are prevented through
271  * by nm_kr_(try)lock() which in turn uses nr_busy. This is all we need
272  * for NIC rings, and for TX rings attached to the host stack.
273  *
274  * RX rings attached to the host stack use an mbq (rx_queue) on both
275  * rxsync_from_host() and netmap_transmit(). The mbq is protected
276  * by its internal lock.
277  *
278  * RX rings attached to the VALE switch are accessed by both senders
279  * and receiver. They are protected through the q_lock on the RX ring.
280  */
281 struct netmap_kring {
282         struct netmap_ring      *ring;
283
284         uint32_t        nr_hwcur;
285         uint32_t        nr_hwtail;
286
287         /*
288          * Copies of values in user rings, so we do not need to look
289          * at the ring (which could be modified). These are set in the
290          * *sync_prologue()/finalize() routines.
291          */
292         uint32_t        rhead;
293         uint32_t        rcur;
294         uint32_t        rtail;
295
296         uint32_t        nr_kflags;      /* private driver flags */
297 #define NKR_PENDINTR    0x1             // Pending interrupt.
298 #define NKR_EXCLUSIVE   0x2             /* exclusive binding */
299         uint32_t        nkr_num_slots;
300
301         /*
302          * On a NIC reset, the NIC ring indexes may be reset but the
303          * indexes in the netmap rings remain the same. nkr_hwofs
304          * keeps track of the offset between the two.
305          */
306         int32_t         nkr_hwofs;
307
308         uint16_t        nkr_slot_flags; /* initial value for flags */
309
310         /* last_reclaim is opaque marker to help reduce the frequency
311          * of operations such as reclaiming tx buffers. A possible use
312          * is set it to ticks and do the reclaim only once per tick.
313          */
314         uint64_t        last_reclaim;
315
316
317         NM_SELINFO_T    si;             /* poll/select wait queue */
318         NM_LOCK_T       q_lock;         /* protects kring and ring. */
319         NM_ATOMIC_T     nr_busy;        /* prevent concurrent syscalls */
320
321         struct netmap_adapter *na;
322
323         /* The following fields are for VALE switch support */
324         struct nm_bdg_fwd *nkr_ft;
325         uint32_t        *nkr_leases;
326 #define NR_NOSLOT       ((uint32_t)~0)  /* used in nkr_*lease* */
327         uint32_t        nkr_hwlease;
328         uint32_t        nkr_lease_idx;
329
330         /* while nkr_stopped is set, no new [tr]xsync operations can
331          * be started on this kring.
332          * This is used by netmap_disable_all_rings()
333          * to find a synchronization point where critical data
334          * structures pointed to by the kring can be added or removed
335          */
336         volatile int nkr_stopped;
337
338         /* Support for adapters without native netmap support.
339          * On tx rings we preallocate an array of tx buffers
340          * (same size as the netmap ring), on rx rings we
341          * store incoming mbufs in a queue that is drained by
342          * a rxsync.
343          */
344         struct mbuf **tx_pool;
345         // u_int nr_ntc;                /* Emulation of a next-to-clean RX ring pointer. */
346         struct mbq rx_queue;            /* intercepted rx mbufs. */
347
348         uint32_t        users;          /* existing bindings for this ring */
349
350         uint32_t        ring_id;        /* debugging */
351         enum txrx       tx;             /* kind of ring (tx or rx) */
352         char name[64];                  /* diagnostic */
353
354         /* [tx]sync callback for this kring.
355          * The default nm_kring_create callback (netmap_krings_create)
356          * sets the nm_sync callback of each hardware tx(rx) kring to
357          * the corresponding nm_txsync(nm_rxsync) taken from the
358          * netmap_adapter; moreover, it sets the sync callback
359          * of the host tx(rx) ring to netmap_txsync_to_host
360          * (netmap_rxsync_from_host).
361          *
362          * Overrides: the above configuration is not changed by
363          * any of the nm_krings_create callbacks.
364          */
365         int (*nm_sync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
366         int (*nm_notify)(struct netmap_kring *kring, int flags);
367
368 #ifdef WITH_PIPES
369         struct netmap_kring *pipe;      /* if this is a pipe ring,
370                                          * pointer to the other end
371                                          */
372         struct netmap_ring *save_ring;  /* pointer to hidden rings
373                                          * (see netmap_pipe.c for details)
374                                          */
375 #endif /* WITH_PIPES */
376
377 #ifdef WITH_VALE
378         int (*save_notify)(struct netmap_kring *kring, int flags);
379 #endif
380
381 #ifdef WITH_MONITOR
382         /* array of krings that are monitoring this kring */
383         struct netmap_kring **monitors;
384         uint32_t max_monitors; /* current size of the monitors array */
385         uint32_t n_monitors;    /* next unused entry in the monitor array */
386         /*
387          * Monitors work by intercepting the sync and notify callbacks of the
388          * monitored krings. This is implemented by replacing the pointers
389          * above and saving the previous ones in mon_* pointers below
390          */
391         int (*mon_sync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
392         int (*mon_notify)(struct netmap_kring *kring, int flags);
393
394         uint32_t mon_tail;  /* last seen slot on rx */
395         uint32_t mon_pos;   /* index of this ring in the monitored ring array */
396 #endif
397 } __attribute__((__aligned__(64)));
398
399
400 /* return the next index, with wraparound */
401 static inline uint32_t
402 nm_next(uint32_t i, uint32_t lim)
403 {
404         return unlikely (i == lim) ? 0 : i + 1;
405 }
406
407
408 /* return the previous index, with wraparound */
409 static inline uint32_t
410 nm_prev(uint32_t i, uint32_t lim)
411 {
412         return unlikely (i == 0) ? lim : i - 1;
413 }
414
415
416 /*
417  *
418  * Here is the layout for the Rx and Tx rings.
419
420        RxRING                            TxRING
421
422       +-----------------+            +-----------------+
423       |                 |            |                 |
424       |XXX free slot XXX|            |XXX free slot XXX|
425       +-----------------+            +-----------------+
426 head->| owned by user   |<-hwcur     | not sent to nic |<-hwcur
427       |                 |            | yet             |
428       +-----------------+            |                 |
429  cur->| available to    |            |                 |
430       | user, not read  |            +-----------------+
431       | yet             |       cur->| (being          |
432       |                 |            |  prepared)      |
433       |                 |            |                 |
434       +-----------------+            +     ------      +
435 tail->|                 |<-hwtail    |                 |<-hwlease
436       | (being          | ...        |                 | ...
437       |  prepared)      | ...        |                 | ...
438       +-----------------+ ...        |                 | ...
439       |                 |<-hwlease   +-----------------+
440       |                 |      tail->|                 |<-hwtail
441       |                 |            |                 |
442       |                 |            |                 |
443       |                 |            |                 |
444       +-----------------+            +-----------------+
445
446  * The cur/tail (user view) and hwcur/hwtail (kernel view)
447  * are used in the normal operation of the card.
448  *
449  * When a ring is the output of a switch port (Rx ring for
450  * a VALE port, Tx ring for the host stack or NIC), slots
451  * are reserved in blocks through 'hwlease' which points
452  * to the next unused slot.
453  * On an Rx ring, hwlease is always after hwtail,
454  * and completions cause hwtail to advance.
455  * On a Tx ring, hwlease is always between cur and hwtail,
456  * and completions cause cur to advance.
457  *
458  * nm_kr_space() returns the maximum number of slots that
459  * can be assigned.
460  * nm_kr_lease() reserves the required number of buffers,
461  *    advances nkr_hwlease and also returns an entry in
462  *    a circular array where completions should be reported.
463  */
464
465
466 struct netmap_lut {
467         struct lut_entry *lut;
468         uint32_t objtotal;      /* max buffer index */
469         uint32_t objsize;       /* buffer size */
470 };
471
472 struct netmap_vp_adapter; // forward
473
474 /*
475  * The "struct netmap_adapter" extends the "struct adapter"
476  * (or equivalent) device descriptor.
477  * It contains all base fields needed to support netmap operation.
478  * There are in fact different types of netmap adapters
479  * (native, generic, VALE switch...) so a netmap_adapter is
480  * just the first field in the derived type.
481  */
482 struct netmap_adapter {
483         /*
484          * On linux we do not have a good way to tell if an interface
485          * is netmap-capable. So we always use the following trick:
486          * NA(ifp) points here, and the first entry (which hopefully
487          * always exists and is at least 32 bits) contains a magic
488          * value which we can use to detect that the interface is good.
489          */
490         uint32_t magic;
491         uint32_t na_flags;      /* enabled, and other flags */
492 #define NAF_SKIP_INTR   1       /* use the regular interrupt handler.
493                                  * useful during initialization
494                                  */
495 #define NAF_SW_ONLY     2       /* forward packets only to sw adapter */
496 #define NAF_BDG_MAYSLEEP 4      /* the bridge is allowed to sleep when
497                                  * forwarding packets coming from this
498                                  * interface
499                                  */
500 #define NAF_MEM_OWNER   8       /* the adapter uses its own memory area
501                                  * that cannot be changed
502                                  */
503 #define NAF_NATIVE      16      /* the adapter is native.
504                                  * Virtual ports (non persistent vale ports,
505                                  * pipes, monitors...) should never use
506                                  * this flag.
507                                  */
508 #define NAF_NETMAP_ON   32      /* netmap is active (either native or
509                                  * emulated). Where possible (e.g. FreeBSD)
510                                  * IFCAP_NETMAP also mirrors this flag.
511                                  */
512 #define NAF_HOST_RINGS  64      /* the adapter supports the host rings */
513 #define NAF_FORCE_NATIVE 128    /* the adapter is always NATIVE */
514 #define NAF_BUSY        (1U<<31) /* the adapter is used internally and
515                                   * cannot be registered from userspace
516                                   */
517         int active_fds; /* number of user-space descriptors using this
518                          interface, which is equal to the number of
519                          struct netmap_if objs in the mapped region. */
520
521         u_int num_rx_rings; /* number of adapter receive rings */
522         u_int num_tx_rings; /* number of adapter transmit rings */
523
524         u_int num_tx_desc;  /* number of descriptor in each queue */
525         u_int num_rx_desc;
526
527         /* tx_rings and rx_rings are private but allocated
528          * as a contiguous chunk of memory. Each array has
529          * N+1 entries, for the adapter queues and for the host queue.
530          */
531         struct netmap_kring *tx_rings; /* array of TX rings. */
532         struct netmap_kring *rx_rings; /* array of RX rings. */
533
534         void *tailroom;                /* space below the rings array */
535                                        /* (used for leases) */
536
537
538         NM_SELINFO_T si[NR_TXRX];       /* global wait queues */
539
540         /* count users of the global wait queues */
541         int si_users[NR_TXRX];
542
543         void *pdev; /* used to store pci device */
544
545         /* copy of if_qflush and if_transmit pointers, to intercept
546          * packets from the network stack when netmap is active.
547          */
548         int     (*if_transmit)(struct ifnet *, struct mbuf *);
549
550         /* copy of if_input for netmap_send_up() */
551         void     (*if_input)(struct ifnet *, struct mbuf *);
552
553         /* references to the ifnet and device routines, used by
554          * the generic netmap functions.
555          */
556         struct ifnet *ifp; /* adapter is ifp->if_softc */
557
558         /*---- callbacks for this netmap adapter -----*/
559         /*
560          * nm_dtor() is the cleanup routine called when destroying
561          *      the adapter.
562          *      Called with NMG_LOCK held.
563          *
564          * nm_register() is called on NIOCREGIF and close() to enter
565          *      or exit netmap mode on the NIC
566          *      Called with NNG_LOCK held.
567          *
568          * nm_txsync() pushes packets to the underlying hw/switch
569          *
570          * nm_rxsync() collects packets from the underlying hw/switch
571          *
572          * nm_config() returns configuration information from the OS
573          *      Called with NMG_LOCK held.
574          *
575          * nm_krings_create() create and init the tx_rings and
576          *      rx_rings arrays of kring structures. In particular,
577          *      set the nm_sync callbacks for each ring.
578          *      There is no need to also allocate the corresponding
579          *      netmap_rings, since netmap_mem_rings_create() will always
580          *      be called to provide the missing ones.
581          *      Called with NNG_LOCK held.
582          *
583          * nm_krings_delete() cleanup and delete the tx_rings and rx_rings
584          *      arrays
585          *      Called with NMG_LOCK held.
586          *
587          * nm_notify() is used to act after data have become available
588          *      (or the stopped state of the ring has changed)
589          *      For hw devices this is typically a selwakeup(),
590          *      but for NIC/host ports attached to a switch (or vice-versa)
591          *      we also need to invoke the 'txsync' code downstream.
592          */
593         void (*nm_dtor)(struct netmap_adapter *);
594
595         int (*nm_register)(struct netmap_adapter *, int onoff);
596
597         int (*nm_txsync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
598         int (*nm_rxsync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
599         int (*nm_notify)(struct netmap_kring *kring, int flags);
600 #define NAF_FORCE_READ    1
601 #define NAF_FORCE_RECLAIM 2
602         /* return configuration information */
603         int (*nm_config)(struct netmap_adapter *,
604                 u_int *txr, u_int *txd, u_int *rxr, u_int *rxd);
605         int (*nm_krings_create)(struct netmap_adapter *);
606         void (*nm_krings_delete)(struct netmap_adapter *);
607 #ifdef WITH_VALE
608         /*
609          * nm_bdg_attach() initializes the na_vp field to point
610          *      to an adapter that can be attached to a VALE switch. If the
611          *      current adapter is already a VALE port, na_vp is simply a cast;
612          *      otherwise, na_vp points to a netmap_bwrap_adapter.
613          *      If applicable, this callback also initializes na_hostvp,
614          *      that can be used to connect the adapter host rings to the
615          *      switch.
616          *      Called with NMG_LOCK held.
617          *
618          * nm_bdg_ctl() is called on the actual attach/detach to/from
619          *      to/from the switch, to perform adapter-specific
620          *      initializations
621          *      Called with NMG_LOCK held.
622          */
623         int (*nm_bdg_attach)(const char *bdg_name, struct netmap_adapter *);
624         int (*nm_bdg_ctl)(struct netmap_adapter *, struct nmreq *, int);
625
626         /* adapter used to attach this adapter to a VALE switch (if any) */
627         struct netmap_vp_adapter *na_vp;
628         /* adapter used to attach the host rings of this adapter
629          * to a VALE switch (if any) */
630         struct netmap_vp_adapter *na_hostvp;
631 #endif
632
633         /* standard refcount to control the lifetime of the adapter
634          * (it should be equal to the lifetime of the corresponding ifp)
635          */
636         int na_refcount;
637
638         /* memory allocator (opaque)
639          * We also cache a pointer to the lut_entry for translating
640          * buffer addresses, and the total number of buffers.
641          */
642         struct netmap_mem_d *nm_mem;
643         struct netmap_lut na_lut;
644
645         /* additional information attached to this adapter
646          * by other netmap subsystems. Currently used by
647          * bwrap and LINUX/v1000.
648          */
649         void *na_private;
650
651         /* array of pipes that have this adapter as a parent */
652         struct netmap_pipe_adapter **na_pipes;
653         int na_next_pipe;       /* next free slot in the array */
654         int na_max_pipes;       /* size of the array */
655
656         char name[64];
657 };
658
659 static __inline u_int
660 nma_get_ndesc(struct netmap_adapter *na, enum txrx t)
661 {
662         return (t == NR_TX ? na->num_tx_desc : na->num_rx_desc);
663 }
664
665 static __inline void
666 nma_set_ndesc(struct netmap_adapter *na, enum txrx t, u_int v)
667 {
668         if (t == NR_TX)
669                 na->num_tx_desc = v;
670         else
671                 na->num_rx_desc = v;
672 }
673
674 static __inline u_int
675 nma_get_nrings(struct netmap_adapter *na, enum txrx t)
676 {
677         return (t == NR_TX ? na->num_tx_rings : na->num_rx_rings);
678 }
679
680 static __inline void
681 nma_set_nrings(struct netmap_adapter *na, enum txrx t, u_int v)
682 {
683         if (t == NR_TX)
684                 na->num_tx_rings = v;
685         else
686                 na->num_rx_rings = v;
687 }
688
689 static __inline struct netmap_kring*
690 NMR(struct netmap_adapter *na, enum txrx t)
691 {
692         return (t == NR_TX ? na->tx_rings : na->rx_rings);
693 }
694
695 /*
696  * If the NIC is owned by the kernel
697  * (i.e., bridge), neither another bridge nor user can use it;
698  * if the NIC is owned by a user, only users can share it.
699  * Evaluation must be done under NMG_LOCK().
700  */
701 #define NETMAP_OWNED_BY_KERN(na)        ((na)->na_flags & NAF_BUSY)
702 #define NETMAP_OWNED_BY_ANY(na) \
703         (NETMAP_OWNED_BY_KERN(na) || ((na)->active_fds > 0))
704
705 /*
706  * derived netmap adapters for various types of ports
707  */
708 struct netmap_vp_adapter {      /* VALE software port */
709         struct netmap_adapter up;
710
711         /*
712          * Bridge support:
713          *
714          * bdg_port is the port number used in the bridge;
715          * na_bdg points to the bridge this NA is attached to.
716          */
717         int bdg_port;
718         struct nm_bridge *na_bdg;
719         int retry;
720
721         /* Offset of ethernet header for each packet. */
722         u_int virt_hdr_len;
723         /* Maximum Frame Size, used in bdg_mismatch_datapath() */
724         u_int mfs;
725         /* Last source MAC on this port */
726         uint64_t last_smac;
727 };
728
729
730 struct netmap_hw_adapter {      /* physical device */
731         struct netmap_adapter up;
732
733         struct net_device_ops nm_ndo;   // XXX linux only
734         struct ethtool_ops    nm_eto;   // XXX linux only
735         const struct ethtool_ops*   save_ethtool;
736
737         int (*nm_hw_register)(struct netmap_adapter *, int onoff);
738 };
739
740 #ifdef WITH_GENERIC
741 /* Mitigation support. */
742 struct nm_generic_mit {
743         struct hrtimer mit_timer;
744         int mit_pending;
745         int mit_ring_idx;  /* index of the ring being mitigated */
746         struct netmap_adapter *mit_na;  /* backpointer */
747 };
748
749 struct netmap_generic_adapter { /* emulated device */
750         struct netmap_hw_adapter up;
751
752         /* Pointer to a previously used netmap adapter. */
753         struct netmap_adapter *prev;
754
755         /* generic netmap adapters support:
756          * a net_device_ops struct overrides ndo_select_queue(),
757          * save_if_input saves the if_input hook (FreeBSD),
758          * mit implements rx interrupt mitigation,
759          */
760         struct net_device_ops generic_ndo;
761         void (*save_if_input)(struct ifnet *, struct mbuf *);
762
763         struct nm_generic_mit *mit;
764 #ifdef linux
765         netdev_tx_t (*save_start_xmit)(struct mbuf *, struct ifnet *);
766 #endif
767 };
768 #endif  /* WITH_GENERIC */
769
770 static __inline int
771 netmap_real_rings(struct netmap_adapter *na, enum txrx t)
772 {
773         return nma_get_nrings(na, t) + !!(na->na_flags & NAF_HOST_RINGS);
774 }
775
776 #ifdef WITH_VALE
777
778 /*
779  * Bridge wrapper for non VALE ports attached to a VALE switch.
780  *
781  * The real device must already have its own netmap adapter (hwna).
782  * The bridge wrapper and the hwna adapter share the same set of
783  * netmap rings and buffers, but they have two separate sets of
784  * krings descriptors, with tx/rx meanings swapped:
785  *
786  *                                  netmap
787  *           bwrap     krings       rings      krings      hwna
788  *         +------+   +------+     +-----+    +------+   +------+
789  *         |tx_rings->|      |\   /|     |----|      |<-tx_rings|
790  *         |      |   +------+ \ / +-----+    +------+   |      |
791  *         |      |             X                        |      |
792  *         |      |            / \                       |      |
793  *         |      |   +------+/   \+-----+    +------+   |      |
794  *         |rx_rings->|      |     |     |----|      |<-rx_rings|
795  *         |      |   +------+     +-----+    +------+   |      |
796  *         +------+                                      +------+
797  *
798  * - packets coming from the bridge go to the brwap rx rings,
799  *   which are also the hwna tx rings.  The bwrap notify callback
800  *   will then complete the hwna tx (see netmap_bwrap_notify).
801  *
802  * - packets coming from the outside go to the hwna rx rings,
803  *   which are also the bwrap tx rings.  The (overwritten) hwna
804  *   notify method will then complete the bridge tx
805  *   (see netmap_bwrap_intr_notify).
806  *
807  *   The bridge wrapper may optionally connect the hwna 'host' rings
808  *   to the bridge. This is done by using a second port in the
809  *   bridge and connecting it to the 'host' netmap_vp_adapter
810  *   contained in the netmap_bwrap_adapter. The brwap host adapter
811  *   cross-links the hwna host rings in the same way as shown above.
812  *
813  * - packets coming from the bridge and directed to the host stack
814  *   are handled by the bwrap host notify callback
815  *   (see netmap_bwrap_host_notify)
816  *
817  * - packets coming from the host stack are still handled by the
818  *   overwritten hwna notify callback (netmap_bwrap_intr_notify),
819  *   but are diverted to the host adapter depending on the ring number.
820  *
821  */
822 struct netmap_bwrap_adapter {
823         struct netmap_vp_adapter up;
824         struct netmap_vp_adapter host;  /* for host rings */
825         struct netmap_adapter *hwna;    /* the underlying device */
826
827         /* backup of the hwna memory allocator */
828         struct netmap_mem_d *save_nmd;
829
830         /*
831          * When we attach a physical interface to the bridge, we
832          * allow the controlling process to terminate, so we need
833          * a place to store the n_detmap_priv_d data structure.
834          * This is only done when physical interfaces
835          * are attached to a bridge.
836          */
837         struct netmap_priv_d *na_kpriv;
838 };
839 int netmap_bwrap_attach(const char *name, struct netmap_adapter *);
840
841
842 #endif /* WITH_VALE */
843
844 #ifdef WITH_PIPES
845
846 #define NM_MAXPIPES     64      /* max number of pipes per adapter */
847
848 struct netmap_pipe_adapter {
849         struct netmap_adapter up;
850
851         u_int id;       /* pipe identifier */
852         int role;       /* either NR_REG_PIPE_MASTER or NR_REG_PIPE_SLAVE */
853
854         struct netmap_adapter *parent; /* adapter that owns the memory */
855         struct netmap_pipe_adapter *peer; /* the other end of the pipe */
856         int peer_ref;           /* 1 iff we are holding a ref to the peer */
857
858         u_int parent_slot; /* index in the parent pipe array */
859 };
860
861 #endif /* WITH_PIPES */
862
863
864 /* return slots reserved to rx clients; used in drivers */
865 static inline uint32_t
866 nm_kr_rxspace(struct netmap_kring *k)
867 {
868         int space = k->nr_hwtail - k->nr_hwcur;
869         if (space < 0)
870                 space += k->nkr_num_slots;
871         ND("preserving %d rx slots %d -> %d", space, k->nr_hwcur, k->nr_hwtail);
872
873         return space;
874 }
875
876
877 /* True if no space in the tx ring. only valid after txsync_prologue */
878 static inline int
879 nm_kr_txempty(struct netmap_kring *kring)
880 {
881         return kring->rcur == kring->nr_hwtail;
882 }
883
884
885 /*
886  * protect against multiple threads using the same ring.
887  * also check that the ring has not been stopped.
888  * We only care for 0 or !=0 as a return code.
889  */
890 #define NM_KR_BUSY      1
891 #define NM_KR_STOPPED   2
892
893
894 static __inline void nm_kr_put(struct netmap_kring *kr)
895 {
896         NM_ATOMIC_CLEAR(&kr->nr_busy);
897 }
898
899
900 static __inline int nm_kr_tryget(struct netmap_kring *kr)
901 {
902         /* check a first time without taking the lock
903          * to avoid starvation for nm_kr_get()
904          */
905         if (unlikely(kr->nkr_stopped)) {
906                 ND("ring %p stopped (%d)", kr, kr->nkr_stopped);
907                 return NM_KR_STOPPED;
908         }
909         if (unlikely(NM_ATOMIC_TEST_AND_SET(&kr->nr_busy)))
910                 return NM_KR_BUSY;
911         /* check a second time with lock held */
912         if (unlikely(kr->nkr_stopped)) {
913                 ND("ring %p stopped (%d)", kr, kr->nkr_stopped);
914                 nm_kr_put(kr);
915                 return NM_KR_STOPPED;
916         }
917         return 0;
918 }
919
920 static __inline void nm_kr_get(struct netmap_kring *kr)
921 {
922         while (NM_ATOMIC_TEST_AND_SET(&kr->nr_busy))
923                 tsleep(kr, 0, "NM_KR_GET", 4);
924 }
925
926
927 /*
928  * The following functions are used by individual drivers to
929  * support netmap operation.
930  *
931  * netmap_attach() initializes a struct netmap_adapter, allocating the
932  *      struct netmap_ring's and the struct selinfo.
933  *
934  * netmap_detach() frees the memory allocated by netmap_attach().
935  *
936  * netmap_transmit() replaces the if_transmit routine of the interface,
937  *      and is used to intercept packets coming from the stack.
938  *
939  * netmap_load_map/netmap_reload_map are helper routines to set/reset
940  *      the dmamap for a packet buffer
941  *
942  * netmap_reset() is a helper routine to be called in the hw driver
943  *      when reinitializing a ring. It should not be called by
944  *      virtual ports (vale, pipes, monitor)
945  */
946 int netmap_attach(struct netmap_adapter *);
947 void netmap_detach(struct ifnet *);
948 int netmap_transmit(struct ifnet *, struct mbuf *);
949 struct netmap_slot *netmap_reset(struct netmap_adapter *na,
950         enum txrx tx, u_int n, u_int new_cur);
951 int netmap_ring_reinit(struct netmap_kring *);
952
953 /* default functions to handle rx/tx interrupts */
954 int netmap_rx_irq(struct ifnet *, u_int, u_int *);
955 #define netmap_tx_irq(_n, _q) netmap_rx_irq(_n, _q, NULL)
956 void netmap_common_irq(struct ifnet *, u_int, u_int *work_done);
957
958
959 #ifdef WITH_VALE
960 /* functions used by external modules to interface with VALE */
961 #define netmap_vp_to_ifp(_vp)   ((_vp)->up.ifp)
962 #define netmap_ifp_to_vp(_ifp)  (NA(_ifp)->na_vp)
963 #define netmap_ifp_to_host_vp(_ifp) (NA(_ifp)->na_hostvp)
964 #define netmap_bdg_idx(_vp)     ((_vp)->bdg_port)
965 const char *netmap_bdg_name(struct netmap_vp_adapter *);
966 #else /* !WITH_VALE */
967 #define netmap_vp_to_ifp(_vp)   NULL
968 #define netmap_ifp_to_vp(_ifp)  NULL
969 #define netmap_ifp_to_host_vp(_ifp) NULL
970 #define netmap_bdg_idx(_vp)     -1
971 #define netmap_bdg_name(_vp)    NULL
972 #endif /* WITH_VALE */
973
974 static inline int
975 nm_netmap_on(struct netmap_adapter *na)
976 {
977         return na && na->na_flags & NAF_NETMAP_ON;
978 }
979
980 static inline int
981 nm_native_on(struct netmap_adapter *na)
982 {
983         return nm_netmap_on(na) && (na->na_flags & NAF_NATIVE);
984 }
985
986 /* set/clear native flags and if_transmit/netdev_ops */
987 static inline void
988 nm_set_native_flags(struct netmap_adapter *na)
989 {
990         struct ifnet *ifp = na->ifp;
991
992         na->na_flags |= NAF_NETMAP_ON;
993 #ifdef IFCAP_NETMAP /* or FreeBSD ? */
994         ifp->if_capenable |= IFCAP_NETMAP;
995 #endif
996 #ifdef __FreeBSD__
997         na->if_transmit = ifp->if_transmit;
998         ifp->if_transmit = netmap_transmit;
999 #else
1000         na->if_transmit = (void *)ifp->netdev_ops;
1001         ifp->netdev_ops = &((struct netmap_hw_adapter *)na)->nm_ndo;
1002         ((struct netmap_hw_adapter *)na)->save_ethtool = ifp->ethtool_ops;
1003         ifp->ethtool_ops = &((struct netmap_hw_adapter*)na)->nm_eto;
1004 #endif
1005 }
1006
1007
1008 static inline void
1009 nm_clear_native_flags(struct netmap_adapter *na)
1010 {
1011         struct ifnet *ifp = na->ifp;
1012
1013 #ifdef __FreeBSD__
1014         ifp->if_transmit = na->if_transmit;
1015 #else
1016         ifp->netdev_ops = (void *)na->if_transmit;
1017         ifp->ethtool_ops = ((struct netmap_hw_adapter*)na)->save_ethtool;
1018 #endif
1019         na->na_flags &= ~NAF_NETMAP_ON;
1020 #ifdef IFCAP_NETMAP /* or FreeBSD ? */
1021         ifp->if_capenable &= ~IFCAP_NETMAP;
1022 #endif
1023 }
1024
1025
1026 /* check/fix address and len in tx rings */
1027 #if 1 /* debug version */
1028 #define NM_CHECK_ADDR_LEN(_na, _a, _l)  do {                            \
1029         if (_a == NETMAP_BUF_BASE(_na) || _l > NETMAP_BUF_SIZE(_na)) {  \
1030                 RD(5, "bad addr/len ring %d slot %d idx %d len %d",     \
1031                         kring->ring_id, nm_i, slot->buf_idx, len);      \
1032                 if (_l > NETMAP_BUF_SIZE(_na))                          \
1033                         _l = NETMAP_BUF_SIZE(_na);                      \
1034         } } while (0)
1035 #else /* no debug version */
1036 #define NM_CHECK_ADDR_LEN(_na, _a, _l)  do {                            \
1037                 if (_l > NETMAP_BUF_SIZE(_na))                          \
1038                         _l = NETMAP_BUF_SIZE(_na);                      \
1039         } while (0)
1040 #endif
1041
1042
1043 /*---------------------------------------------------------------*/
1044 /*
1045  * Support routines used by netmap subsystems
1046  * (native drivers, VALE, generic, pipes, monitors, ...)
1047  */
1048
1049
1050 /* common routine for all functions that create a netmap adapter. It performs
1051  * two main tasks:
1052  * - if the na points to an ifp, mark the ifp as netmap capable
1053  *   using na as its native adapter;
1054  * - provide defaults for the setup callbacks and the memory allocator
1055  */
1056 int netmap_attach_common(struct netmap_adapter *);
1057 /* common actions to be performed on netmap adapter destruction */
1058 void netmap_detach_common(struct netmap_adapter *);
1059 /* fill priv->np_[tr]xq{first,last} using the ringid and flags information
1060  * coming from a struct nmreq
1061  */
1062 int netmap_interp_ringid(struct netmap_priv_d *priv, uint16_t ringid, uint32_t flags);
1063 /* update the ring parameters (number and size of tx and rx rings).
1064  * It calls the nm_config callback, if available.
1065  */
1066 int netmap_update_config(struct netmap_adapter *na);
1067 /* create and initialize the common fields of the krings array.
1068  * using the information that must be already available in the na.
1069  * tailroom can be used to request the allocation of additional
1070  * tailroom bytes after the krings array. This is used by
1071  * netmap_vp_adapter's (i.e., VALE ports) to make room for
1072  * leasing-related data structures
1073  */
1074 int netmap_krings_create(struct netmap_adapter *na, u_int tailroom);
1075 /* deletes the kring array of the adapter. The array must have
1076  * been created using netmap_krings_create
1077  */
1078 void netmap_krings_delete(struct netmap_adapter *na);
1079
1080 /* set the stopped/enabled status of ring
1081  * When stopping, they also wait for all current activity on the ring to
1082  * terminate. The status change is then notified using the na nm_notify
1083  * callback.
1084  */
1085 void netmap_set_ring(struct netmap_adapter *, u_int ring_id, enum txrx, int stopped);
1086 /* set the stopped/enabled status of all rings of the adapter. */
1087 void netmap_set_all_rings(struct netmap_adapter *, int stopped);
1088 /* convenience wrappers for netmap_set_all_rings, used in drivers */
1089 void netmap_disable_all_rings(struct ifnet *);
1090 void netmap_enable_all_rings(struct ifnet *);
1091
1092 int netmap_do_regif(struct netmap_priv_d *priv, struct netmap_adapter *na,
1093         uint16_t ringid, uint32_t flags);
1094
1095
1096 u_int nm_bound_var(u_int *v, u_int dflt, u_int lo, u_int hi, const char *msg);
1097 int netmap_get_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1098 int netmap_get_hw_na(struct ifnet *ifp, struct netmap_adapter **na);
1099
1100
1101 #ifdef WITH_VALE
1102 /*
1103  * The following bridge-related functions are used by other
1104  * kernel modules.
1105  *
1106  * VALE only supports unicast or broadcast. The lookup
1107  * function can return 0 .. NM_BDG_MAXPORTS-1 for regular ports,
1108  * NM_BDG_MAXPORTS for broadcast, NM_BDG_MAXPORTS+1 for unknown.
1109  * XXX in practice "unknown" might be handled same as broadcast.
1110  */
1111 typedef u_int (*bdg_lookup_fn_t)(struct nm_bdg_fwd *ft, uint8_t *ring_nr,
1112                 struct netmap_vp_adapter *);
1113 typedef int (*bdg_config_fn_t)(struct nm_ifreq *);
1114 typedef void (*bdg_dtor_fn_t)(const struct netmap_vp_adapter *);
1115 struct netmap_bdg_ops {
1116         bdg_lookup_fn_t lookup;
1117         bdg_config_fn_t config;
1118         bdg_dtor_fn_t   dtor;
1119 };
1120
1121 u_int netmap_bdg_learning(struct nm_bdg_fwd *ft, uint8_t *dst_ring,
1122                 struct netmap_vp_adapter *);
1123
1124 #define NM_BDG_MAXPORTS         254     /* up to 254 */
1125 #define NM_BDG_BROADCAST        NM_BDG_MAXPORTS
1126 #define NM_BDG_NOPORT           (NM_BDG_MAXPORTS+1)
1127
1128 #define NM_NAME                 "vale"  /* prefix for bridge port name */
1129
1130 /* these are redefined in case of no VALE support */
1131 int netmap_get_bdg_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1132 struct nm_bridge *netmap_init_bridges2(u_int);
1133 void netmap_uninit_bridges2(struct nm_bridge *, u_int);
1134 int netmap_init_bridges(void);
1135 void netmap_uninit_bridges(void);
1136 int netmap_bdg_ctl(struct nmreq *nmr, struct netmap_bdg_ops *bdg_ops);
1137 int netmap_bdg_config(struct nmreq *nmr);
1138
1139 #else /* !WITH_VALE */
1140 #define netmap_get_bdg_na(_1, _2, _3)   0
1141 #define netmap_init_bridges(_1) 0
1142 #define netmap_uninit_bridges()
1143 #define netmap_bdg_ctl(_1, _2)  EINVAL
1144 #endif /* !WITH_VALE */
1145
1146 #ifdef WITH_PIPES
1147 /* max number of pipes per device */
1148 #define NM_MAXPIPES     64      /* XXX how many? */
1149 void netmap_pipe_dealloc(struct netmap_adapter *);
1150 int netmap_get_pipe_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1151 #else /* !WITH_PIPES */
1152 #define NM_MAXPIPES     0
1153 #define netmap_pipe_alloc(_1, _2)       0
1154 #define netmap_pipe_dealloc(_1)
1155 #define netmap_get_pipe_na(nmr, _2, _3) \
1156         ({ int role__ = (nmr)->nr_flags & NR_REG_MASK; \
1157            (role__ == NR_REG_PIPE_MASTER ||            \
1158             role__ == NR_REG_PIPE_SLAVE) ? EOPNOTSUPP : 0; })
1159 #endif
1160
1161 #ifdef WITH_MONITOR
1162 int netmap_get_monitor_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1163 void netmap_monitor_stop(struct netmap_adapter *na);
1164 #else
1165 #define netmap_get_monitor_na(nmr, _2, _3) \
1166         ((nmr)->nr_flags & (NR_MONITOR_TX | NR_MONITOR_RX) ? EOPNOTSUPP : 0)
1167 #endif
1168
1169 #ifdef CONFIG_NET_NS
1170 struct net *netmap_bns_get(void);
1171 void netmap_bns_put(struct net *);
1172 void netmap_bns_getbridges(struct nm_bridge **, u_int *);
1173 #else
1174 #define netmap_bns_get()
1175 #define netmap_bns_put(_1)
1176 #define netmap_bns_getbridges(b, n) \
1177         do { *b = nm_bridges; *n = NM_BRIDGES; } while (0)
1178 #endif
1179
1180 /* Various prototypes */
1181 int netmap_poll(struct cdev *dev, int events, struct thread *td);
1182 int netmap_init(void);
1183 void netmap_fini(void);
1184 int netmap_get_memory(struct netmap_priv_d* p);
1185 void netmap_dtor(void *data);
1186 int netmap_dtor_locked(struct netmap_priv_d *priv);
1187
1188 int netmap_ioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t data, int fflag, struct thread *td);
1189
1190 /* netmap_adapter creation/destruction */
1191
1192 // #define NM_DEBUG_PUTGET 1
1193
1194 #ifdef NM_DEBUG_PUTGET
1195
1196 #define NM_DBG(f) __##f
1197
1198 void __netmap_adapter_get(struct netmap_adapter *na);
1199
1200 #define netmap_adapter_get(na)                          \
1201         do {                                            \
1202                 struct netmap_adapter *__na = na;       \
1203                 D("getting %p:%s (%d)", __na, (__na)->name, (__na)->na_refcount);       \
1204                 __netmap_adapter_get(__na);             \
1205         } while (0)
1206
1207 int __netmap_adapter_put(struct netmap_adapter *na);
1208
1209 #define netmap_adapter_put(na)                          \
1210         ({                                              \
1211                 struct netmap_adapter *__na = na;       \
1212                 D("putting %p:%s (%d)", __na, (__na)->name, (__na)->na_refcount);       \
1213                 __netmap_adapter_put(__na);             \
1214         })
1215
1216 #else /* !NM_DEBUG_PUTGET */
1217
1218 #define NM_DBG(f) f
1219 void netmap_adapter_get(struct netmap_adapter *na);
1220 int netmap_adapter_put(struct netmap_adapter *na);
1221
1222 #endif /* !NM_DEBUG_PUTGET */
1223
1224
1225 /*
1226  * module variables
1227  */
1228 #define NETMAP_BUF_BASE(na)     ((na)->na_lut.lut[0].vaddr)
1229 #define NETMAP_BUF_SIZE(na)     ((na)->na_lut.objsize)
1230 extern int netmap_mitigate;     // XXX not really used
1231 extern int netmap_no_pendintr;
1232 extern int netmap_verbose;      // XXX debugging
1233 enum {                                  /* verbose flags */
1234         NM_VERB_ON = 1,                 /* generic verbose */
1235         NM_VERB_HOST = 0x2,             /* verbose host stack */
1236         NM_VERB_RXSYNC = 0x10,          /* verbose on rxsync/txsync */
1237         NM_VERB_TXSYNC = 0x20,
1238         NM_VERB_RXINTR = 0x100,         /* verbose on rx/tx intr (driver) */
1239         NM_VERB_TXINTR = 0x200,
1240         NM_VERB_NIC_RXSYNC = 0x1000,    /* verbose on rx/tx intr (driver) */
1241         NM_VERB_NIC_TXSYNC = 0x2000,
1242 };
1243
1244 extern int netmap_txsync_retry;
1245 extern int netmap_generic_mit;
1246 extern int netmap_generic_ringsize;
1247 extern int netmap_generic_rings;
1248 extern int netmap_use_count;
1249
1250 /*
1251  * NA returns a pointer to the struct netmap adapter from the ifp,
1252  * WNA is used to write it.
1253  */
1254 #define NA(_ifp)        ((struct netmap_adapter *)WNA(_ifp))
1255
1256 /*
1257  * Macros to determine if an interface is netmap capable or netmap enabled.
1258  * See the magic field in struct netmap_adapter.
1259  */
1260 #ifdef __FreeBSD__
1261 /*
1262  * on FreeBSD just use if_capabilities and if_capenable.
1263  */
1264 #define NETMAP_CAPABLE(ifp)     (NA(ifp) &&             \
1265         (ifp)->if_capabilities & IFCAP_NETMAP )
1266
1267 #define NETMAP_SET_CAPABLE(ifp)                         \
1268         (ifp)->if_capabilities |= IFCAP_NETMAP
1269
1270 #else   /* linux */
1271
1272 /*
1273  * on linux:
1274  * we check if NA(ifp) is set and its first element has a related
1275  * magic value. The capenable is within the struct netmap_adapter.
1276  */
1277 #define NETMAP_MAGIC    0x52697a7a
1278
1279 #define NETMAP_CAPABLE(ifp)     (NA(ifp) &&             \
1280         ((uint32_t)(uintptr_t)NA(ifp) ^ NA(ifp)->magic) == NETMAP_MAGIC )
1281
1282 #define NETMAP_SET_CAPABLE(ifp)                         \
1283         NA(ifp)->magic = ((uint32_t)(uintptr_t)NA(ifp)) ^ NETMAP_MAGIC
1284
1285 #endif  /* linux */
1286
1287 #ifdef __FreeBSD__
1288
1289 /* Assigns the device IOMMU domain to an allocator.
1290  * Returns -ENOMEM in case the domain is different */
1291 #define nm_iommu_group_id(dev) (0)
1292
1293 /* Callback invoked by the dma machinery after a successful dmamap_load */
1294 static void netmap_dmamap_cb(__unused void *arg,
1295     __unused bus_dma_segment_t * segs, __unused int nseg, __unused int error)
1296 {
1297 }
1298
1299 /* bus_dmamap_load wrapper: call aforementioned function if map != NULL.
1300  * XXX can we do it without a callback ?
1301  */
1302 static inline void
1303 netmap_load_map(struct netmap_adapter *na,
1304         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1305 {
1306         if (map)
1307                 bus_dmamap_load(tag, map, buf, NETMAP_BUF_SIZE(na),
1308                     netmap_dmamap_cb, NULL, BUS_DMA_NOWAIT);
1309 }
1310
1311 static inline void
1312 netmap_unload_map(struct netmap_adapter *na,
1313         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map)
1314 {
1315         if (map)
1316                 bus_dmamap_unload(tag, map);
1317 }
1318
1319 /* update the map when a buffer changes. */
1320 static inline void
1321 netmap_reload_map(struct netmap_adapter *na,
1322         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1323 {
1324         if (map) {
1325                 bus_dmamap_unload(tag, map);
1326                 bus_dmamap_load(tag, map, buf, NETMAP_BUF_SIZE(na),
1327                     netmap_dmamap_cb, NULL, BUS_DMA_NOWAIT);
1328         }
1329 }
1330
1331 #else /* linux */
1332
1333 int nm_iommu_group_id(bus_dma_tag_t dev);
1334 #include <linux/dma-mapping.h>
1335
1336 static inline void
1337 netmap_load_map(struct netmap_adapter *na,
1338         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1339 {
1340         if (0 && map) {
1341                 *map = dma_map_single(na->pdev, buf, na->na_lut.objsize,
1342                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1343         }
1344 }
1345
1346 static inline void
1347 netmap_unload_map(struct netmap_adapter *na,
1348         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map)
1349 {
1350         u_int sz = na->na_lut.objsize;
1351
1352         if (*map) {
1353                 dma_unmap_single(na->pdev, *map, sz,
1354                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1355         }
1356 }
1357
1358 static inline void
1359 netmap_reload_map(struct netmap_adapter *na,
1360         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1361 {
1362         u_int sz = na->na_lut.objsize;
1363
1364         if (*map) {
1365                 dma_unmap_single(na->pdev, *map, sz,
1366                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1367         }
1368
1369         *map = dma_map_single(na->pdev, buf, sz,
1370                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1371 }
1372
1373 /*
1374  * XXX How do we redefine these functions:
1375  *
1376  * on linux we need
1377  *      dma_map_single(&pdev->dev, virt_addr, len, direction)
1378  *      dma_unmap_single(&adapter->pdev->dev, phys_addr, len, direction
1379  * The len can be implicit (on netmap it is NETMAP_BUF_SIZE)
1380  * unfortunately the direction is not, so we need to change
1381  * something to have a cross API
1382  */
1383
1384 #if 0
1385         struct e1000_buffer *buffer_info =  &tx_ring->buffer_info[l];
1386         /* set time_stamp *before* dma to help avoid a possible race */
1387         buffer_info->time_stamp = jiffies;
1388         buffer_info->mapped_as_page = false;
1389         buffer_info->length = len;
1390         //buffer_info->next_to_watch = l;
1391         /* reload dma map */
1392         dma_unmap_single(&adapter->pdev->dev, buffer_info->dma,
1393                         NETMAP_BUF_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
1394         buffer_info->dma = dma_map_single(&adapter->pdev->dev,
1395                         addr, NETMAP_BUF_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
1396
1397         if (dma_mapping_error(&adapter->pdev->dev, buffer_info->dma)) {
1398                 D("dma mapping error");
1399                 /* goto dma_error; See e1000_put_txbuf() */
1400                 /* XXX reset */
1401         }
1402         tx_desc->buffer_addr = htole64(buffer_info->dma); //XXX
1403
1404 #endif
1405
1406 /*
1407  * The bus_dmamap_sync() can be one of wmb() or rmb() depending on direction.
1408  */
1409 #define bus_dmamap_sync(_a, _b, _c)
1410
1411 #endif /* linux */
1412
1413
1414 /*
1415  * functions to map NIC to KRING indexes (n2k) and vice versa (k2n)
1416  */
1417 static inline int
1418 netmap_idx_n2k(struct netmap_kring *kr, int idx)
1419 {
1420         int n = kr->nkr_num_slots;
1421         idx += kr->nkr_hwofs;
1422         if (idx < 0)
1423                 return idx + n;
1424         else if (idx < n)
1425                 return idx;
1426         else
1427                 return idx - n;
1428 }
1429
1430
1431 static inline int
1432 netmap_idx_k2n(struct netmap_kring *kr, int idx)
1433 {
1434         int n = kr->nkr_num_slots;
1435         idx -= kr->nkr_hwofs;
1436         if (idx < 0)
1437                 return idx + n;
1438         else if (idx < n)
1439                 return idx;
1440         else
1441                 return idx - n;
1442 }
1443
1444
1445 /* Entries of the look-up table. */
1446 struct lut_entry {
1447         void *vaddr;            /* virtual address. */
1448         vm_paddr_t paddr;       /* physical address. */
1449 };
1450
1451 struct netmap_obj_pool;
1452
1453 /*
1454  * NMB return the virtual address of a buffer (buffer 0 on bad index)
1455  * PNMB also fills the physical address
1456  */
1457 static inline void *
1458 NMB(struct netmap_adapter *na, struct netmap_slot *slot)
1459 {
1460         struct lut_entry *lut = na->na_lut.lut;
1461         uint32_t i = slot->buf_idx;
1462         return (unlikely(i >= na->na_lut.objtotal)) ?
1463                 lut[0].vaddr : lut[i].vaddr;
1464 }
1465
1466 static inline void *
1467 PNMB(struct netmap_adapter *na, struct netmap_slot *slot, uint64_t *pp)
1468 {
1469         uint32_t i = slot->buf_idx;
1470         struct lut_entry *lut = na->na_lut.lut;
1471         void *ret = (i >= na->na_lut.objtotal) ? lut[0].vaddr : lut[i].vaddr;
1472
1473         *pp = (i >= na->na_lut.objtotal) ? lut[0].paddr : lut[i].paddr;
1474         return ret;
1475 }
1476
1477
1478 /*
1479  * Structure associated to each netmap file descriptor.
1480  * It is created on open and left unbound (np_nifp == NULL).
1481  * A successful NIOCREGIF will set np_nifp and the first few fields;
1482  * this is protected by a global lock (NMG_LOCK) due to low contention.
1483  *
1484  * np_refs counts the number of references to the structure: one for the fd,
1485  * plus (on FreeBSD) one for each active mmap which we track ourselves
1486  * (linux automatically tracks them, but FreeBSD does not).
1487  * np_refs is protected by NMG_LOCK.
1488  *
1489  * Read access to the structure is lock free, because ni_nifp once set
1490  * can only go to 0 when nobody is using the entry anymore. Readers
1491  * must check that np_nifp != NULL before using the other fields.
1492  */
1493 struct netmap_priv_d {
1494         struct netmap_if * volatile np_nifp;    /* netmap if descriptor. */
1495
1496         struct netmap_adapter   *np_na;
1497         uint32_t        np_flags;       /* from the ioctl */
1498         u_int           np_qfirst[NR_TXRX], 
1499                         np_qlast[NR_TXRX]; /* range of tx/rx rings to scan */
1500         uint16_t        np_txpoll;      /* XXX and also np_rxpoll ? */
1501
1502         int             np_refs;        /* use with NMG_LOCK held */
1503
1504         /* pointers to the selinfo to be used for selrecord.
1505          * Either the local or the global one depending on the
1506          * number of rings.
1507          */
1508         NM_SELINFO_T *np_si[NR_TXRX];
1509         struct thread   *np_td;         /* kqueue, just debugging */
1510 };
1511
1512 #ifdef WITH_MONITOR
1513
1514 struct netmap_monitor_adapter {
1515         struct netmap_adapter up;
1516
1517         struct netmap_priv_d priv;
1518         uint32_t flags;
1519 };
1520
1521 #endif /* WITH_MONITOR */
1522
1523
1524 #ifdef WITH_GENERIC
1525 /*
1526  * generic netmap emulation for devices that do not have
1527  * native netmap support.
1528  */
1529 int generic_netmap_attach(struct ifnet *ifp);
1530
1531 int netmap_catch_rx(struct netmap_generic_adapter *na, int intercept);
1532 void generic_rx_handler(struct ifnet *ifp, struct mbuf *m);;
1533 void netmap_catch_tx(struct netmap_generic_adapter *na, int enable);
1534 int generic_xmit_frame(struct ifnet *ifp, struct mbuf *m, void *addr, u_int len, u_int ring_nr);
1535 int generic_find_num_desc(struct ifnet *ifp, u_int *tx, u_int *rx);
1536 void generic_find_num_queues(struct ifnet *ifp, u_int *txq, u_int *rxq);
1537 static inline struct ifnet*
1538 netmap_generic_getifp(struct netmap_generic_adapter *gna)
1539 {
1540         if (gna->prev)
1541             return gna->prev->ifp;
1542
1543         return gna->up.up.ifp;
1544 }
1545
1546 //#define RATE_GENERIC  /* Enables communication statistics for generic. */
1547 #ifdef RATE_GENERIC
1548 void generic_rate(int txp, int txs, int txi, int rxp, int rxs, int rxi);
1549 #else
1550 #define generic_rate(txp, txs, txi, rxp, rxs, rxi)
1551 #endif
1552
1553 /*
1554  * netmap_mitigation API. This is used by the generic adapter
1555  * to reduce the number of interrupt requests/selwakeup
1556  * to clients on incoming packets.
1557  */
1558 void netmap_mitigation_init(struct nm_generic_mit *mit, int idx,
1559                                 struct netmap_adapter *na);
1560 void netmap_mitigation_start(struct nm_generic_mit *mit);
1561 void netmap_mitigation_restart(struct nm_generic_mit *mit);
1562 int netmap_mitigation_active(struct nm_generic_mit *mit);
1563 void netmap_mitigation_cleanup(struct nm_generic_mit *mit);
1564 #endif /* WITH_GENERIC */
1565
1566
1567
1568 /* Shared declarations for the VALE switch. */
1569
1570 /*
1571  * Each transmit queue accumulates a batch of packets into
1572  * a structure before forwarding. Packets to the same
1573  * destination are put in a list using ft_next as a link field.
1574  * ft_frags and ft_next are valid only on the first fragment.
1575  */
1576 struct nm_bdg_fwd {     /* forwarding entry for a bridge */
1577         void *ft_buf;           /* netmap or indirect buffer */
1578         uint8_t ft_frags;       /* how many fragments (only on 1st frag) */
1579         uint8_t _ft_port;       /* dst port (unused) */
1580         uint16_t ft_flags;      /* flags, e.g. indirect */
1581         uint16_t ft_len;        /* src fragment len */
1582         uint16_t ft_next;       /* next packet to same destination */
1583 };
1584
1585 /* struct 'virtio_net_hdr' from linux. */
1586 struct nm_vnet_hdr {
1587 #define VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM     1       /* Use csum_start, csum_offset */
1588 #define VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID    2        /* Csum is valid */
1589     uint8_t flags;
1590 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE         0       /* Not a GSO frame */
1591 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4        1       /* GSO frame, IPv4 TCP (TSO) */
1592 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP          3       /* GSO frame, IPv4 UDP (UFO) */
1593 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6        4       /* GSO frame, IPv6 TCP */
1594 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN          0x80    /* TCP has ECN set */
1595     uint8_t gso_type;
1596     uint16_t hdr_len;
1597     uint16_t gso_size;
1598     uint16_t csum_start;
1599     uint16_t csum_offset;
1600 };
1601
1602 #define WORST_CASE_GSO_HEADER   (14+40+60)  /* IPv6 + TCP */
1603
1604 /* Private definitions for IPv4, IPv6, UDP and TCP headers. */
1605
1606 struct nm_iphdr {
1607         uint8_t         version_ihl;
1608         uint8_t         tos;
1609         uint16_t        tot_len;
1610         uint16_t        id;
1611         uint16_t        frag_off;
1612         uint8_t         ttl;
1613         uint8_t         protocol;
1614         uint16_t        check;
1615         uint32_t        saddr;
1616         uint32_t        daddr;
1617         /*The options start here. */
1618 };
1619
1620 struct nm_tcphdr {
1621         uint16_t        source;
1622         uint16_t        dest;
1623         uint32_t        seq;
1624         uint32_t        ack_seq;
1625         uint8_t         doff;  /* Data offset + Reserved */
1626         uint8_t         flags;
1627         uint16_t        window;
1628         uint16_t        check;
1629         uint16_t        urg_ptr;
1630 };
1631
1632 struct nm_udphdr {
1633         uint16_t        source;
1634         uint16_t        dest;
1635         uint16_t        len;
1636         uint16_t        check;
1637 };
1638
1639 struct nm_ipv6hdr {
1640         uint8_t         priority_version;
1641         uint8_t         flow_lbl[3];
1642
1643         uint16_t        payload_len;
1644         uint8_t         nexthdr;
1645         uint8_t         hop_limit;
1646
1647         uint8_t         saddr[16];
1648         uint8_t         daddr[16];
1649 };
1650
1651 /* Type used to store a checksum (in host byte order) that hasn't been
1652  * folded yet.
1653  */
1654 #define rawsum_t uint32_t
1655
1656 rawsum_t nm_csum_raw(uint8_t *data, size_t len, rawsum_t cur_sum);
1657 uint16_t nm_csum_ipv4(struct nm_iphdr *iph);
1658 void nm_csum_tcpudp_ipv4(struct nm_iphdr *iph, void *data,
1659                       size_t datalen, uint16_t *check);
1660 void nm_csum_tcpudp_ipv6(struct nm_ipv6hdr *ip6h, void *data,
1661                       size_t datalen, uint16_t *check);
1662 uint16_t nm_csum_fold(rawsum_t cur_sum);
1663
1664 void bdg_mismatch_datapath(struct netmap_vp_adapter *na,
1665                            struct netmap_vp_adapter *dst_na,
1666                            struct nm_bdg_fwd *ft_p, struct netmap_ring *ring,
1667                            u_int *j, u_int lim, u_int *howmany);
1668
1669 /* persistent virtual port routines */
1670 int nm_vi_persist(const char *, struct ifnet **);
1671 void nm_vi_detach(struct ifnet *);
1672 void nm_vi_init_index(void);
1673
1674 #endif /* _NET_NETMAP_KERN_H_ */