]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/dev/netmap/netmap_kern.h
MFV illumos
[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 #define WITH_VALE       // comment out to disable VALE support
38 #define WITH_PIPES
39
40 #if defined(__FreeBSD__)
41
42 #define likely(x)       __builtin_expect((long)!!(x), 1L)
43 #define unlikely(x)     __builtin_expect((long)!!(x), 0L)
44
45 #define NM_LOCK_T       struct mtx
46 #define NMG_LOCK_T      struct mtx
47 #define NMG_LOCK_INIT() mtx_init(&netmap_global_lock, \
48                                 "netmap global lock", NULL, MTX_DEF)
49 #define NMG_LOCK_DESTROY()      mtx_destroy(&netmap_global_lock)
50 #define NMG_LOCK()      mtx_lock(&netmap_global_lock)
51 #define NMG_UNLOCK()    mtx_unlock(&netmap_global_lock)
52 #define NMG_LOCK_ASSERT()       mtx_assert(&netmap_global_lock, MA_OWNED)
53
54 #define NM_SELINFO_T    struct selinfo
55 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->m_pkthdr.len)
56 #define MBUF_IFP(m)     ((m)->m_pkthdr.rcvif)
57 #define NM_SEND_UP(ifp, m)      ((NA(ifp))->if_input)(ifp, m)
58
59 #define NM_ATOMIC_T     volatile int    // XXX ?
60 /* atomic operations */
61 #include <machine/atomic.h>
62 #define NM_ATOMIC_TEST_AND_SET(p)       (!atomic_cmpset_acq_int((p), 0, 1))
63 #define NM_ATOMIC_CLEAR(p)              atomic_store_rel_int((p), 0)
64
65 #if __FreeBSD_version >= 1100005
66 struct netmap_adapter *netmap_getna(if_t ifp);
67 #endif
68
69 MALLOC_DECLARE(M_NETMAP);
70
71 // XXX linux struct, not used in FreeBSD
72 struct net_device_ops {
73 };
74 struct hrtimer {
75 };
76
77 #elif defined (linux)
78
79 #define NM_LOCK_T       safe_spinlock_t // see bsd_glue.h
80 #define NM_SELINFO_T    wait_queue_head_t
81 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->len)
82 #define MBUF_IFP(m)     ((m)->dev)
83 #define NM_SEND_UP(ifp, m)  \
84                         do { \
85                             m->priority = NM_MAGIC_PRIORITY; \
86                             netif_rx(m); \
87                         } while (0)
88
89 #define NM_ATOMIC_T     volatile long unsigned int
90
91 // XXX a mtx would suffice here too 20130404 gl
92 #define NMG_LOCK_T              struct semaphore
93 #define NMG_LOCK_INIT()         sema_init(&netmap_global_lock, 1)
94 #define NMG_LOCK_DESTROY()
95 #define NMG_LOCK()              down(&netmap_global_lock)
96 #define NMG_UNLOCK()            up(&netmap_global_lock)
97 #define NMG_LOCK_ASSERT()       //      XXX to be completed
98
99 #ifndef DEV_NETMAP
100 #define DEV_NETMAP
101 #endif /* DEV_NETMAP */
102
103 /*
104  * IFCAP_NETMAP goes into net_device's priv_flags (if_capenable).
105  * This was 16 bits up to linux 2.6.36, so we need a 16 bit value on older
106  * platforms and tolerate the clash with IFF_DYNAMIC and IFF_BRIDGE_PORT.
107  * For the 32-bit value, 0x100000 has no clashes until at least 3.5.1
108  */
109 #if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2,6,37)
110 #define IFCAP_NETMAP    0x8000
111 #else
112 #define IFCAP_NETMAP    0x200000
113 #endif
114
115 #elif defined (__APPLE__)
116
117 #warning apple support is incomplete.
118 #define likely(x)       __builtin_expect(!!(x), 1)
119 #define unlikely(x)     __builtin_expect(!!(x), 0)
120 #define NM_LOCK_T       IOLock *
121 #define NM_SELINFO_T    struct selinfo
122 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->m_pkthdr.len)
123 #define NM_SEND_UP(ifp, m)      ((ifp)->if_input)(ifp, m)
124
125 #else
126
127 #error unsupported platform
128
129 #endif /* end - platform-specific code */
130
131 #define ND(format, ...)
132 #define D(format, ...)                                          \
133         do {                                                    \
134                 struct timeval __xxts;                          \
135                 microtime(&__xxts);                             \
136                 printf("%03d.%06d [%4d] %-25s " format "\n",    \
137                 (int)__xxts.tv_sec % 1000, (int)__xxts.tv_usec, \
138                 __LINE__, __FUNCTION__, ##__VA_ARGS__);         \
139         } while (0)
140
141 /* rate limited, lps indicates how many per second */
142 #define RD(lps, format, ...)                                    \
143         do {                                                    \
144                 static int t0, __cnt;                           \
145                 if (t0 != time_second) {                        \
146                         t0 = time_second;                       \
147                         __cnt = 0;                              \
148                 }                                               \
149                 if (__cnt++ < lps)                              \
150                         D(format, ##__VA_ARGS__);               \
151         } while (0)
152
153 struct netmap_adapter;
154 struct nm_bdg_fwd;
155 struct nm_bridge;
156 struct netmap_priv_d;
157
158 const char *nm_dump_buf(char *p, int len, int lim, char *dst);
159
160 #include "netmap_mbq.h"
161
162 extern NMG_LOCK_T       netmap_global_lock;
163
164 /*
165  * private, kernel view of a ring. Keeps track of the status of
166  * a ring across system calls.
167  *
168  *      nr_hwcur        index of the next buffer to refill.
169  *                      It corresponds to ring->head
170  *                      at the time the system call returns.
171  *
172  *      nr_hwtail       index of the first buffer owned by the kernel.
173  *                      On RX, hwcur->hwtail are receive buffers
174  *                      not yet released. hwcur is advanced following
175  *                      ring->head, hwtail is advanced on incoming packets,
176  *                      and a wakeup is generated when hwtail passes ring->cur
177  *                          On TX, hwcur->rcur have been filled by the sender
178  *                      but not sent yet to the NIC; rcur->hwtail are available
179  *                      for new transmissions, and hwtail->hwcur-1 are pending
180  *                      transmissions not yet acknowledged.
181  *
182  * The indexes in the NIC and netmap rings are offset by nkr_hwofs slots.
183  * This is so that, on a reset, buffers owned by userspace are not
184  * modified by the kernel. In particular:
185  * RX rings: the next empty buffer (hwtail + hwofs) coincides with
186  *      the next empty buffer as known by the hardware (next_to_check or so).
187  * TX rings: hwcur + hwofs coincides with next_to_send
188  *
189  * For received packets, slot->flags is set to nkr_slot_flags
190  * so we can provide a proper initial value (e.g. set NS_FORWARD
191  * when operating in 'transparent' mode).
192  *
193  * The following fields are used to implement lock-free copy of packets
194  * from input to output ports in VALE switch:
195  *      nkr_hwlease     buffer after the last one being copied.
196  *                      A writer in nm_bdg_flush reserves N buffers
197  *                      from nr_hwlease, advances it, then does the
198  *                      copy outside the lock.
199  *                      In RX rings (used for VALE ports),
200  *                      nkr_hwtail <= nkr_hwlease < nkr_hwcur+N-1
201  *                      In TX rings (used for NIC or host stack ports)
202  *                      nkr_hwcur <= nkr_hwlease < nkr_hwtail
203  *      nkr_leases      array of nkr_num_slots where writers can report
204  *                      completion of their block. NR_NOSLOT (~0) indicates
205  *                      that the writer has not finished yet
206  *      nkr_lease_idx   index of next free slot in nr_leases, to be assigned
207  *
208  * The kring is manipulated by txsync/rxsync and generic netmap function.
209  *
210  * Concurrent rxsync or txsync on the same ring are prevented through
211  * by nm_kr_(try)lock() which in turn uses nr_busy. This is all we need
212  * for NIC rings, and for TX rings attached to the host stack.
213  *
214  * RX rings attached to the host stack use an mbq (rx_queue) on both
215  * rxsync_from_host() and netmap_transmit(). The mbq is protected
216  * by its internal lock.
217  *
218  * RX rings attached to the VALE switch are accessed by both sender
219  * and receiver. They are protected through the q_lock on the RX ring.
220  */
221 struct netmap_kring {
222         struct netmap_ring      *ring;
223
224         uint32_t        nr_hwcur;
225         uint32_t        nr_hwtail;
226
227         /*
228          * Copies of values in user rings, so we do not need to look
229          * at the ring (which could be modified). These are set in the
230          * *sync_prologue()/finalize() routines.
231          */
232         uint32_t        rhead;
233         uint32_t        rcur;
234         uint32_t        rtail;
235
236         uint32_t        nr_kflags;      /* private driver flags */
237 #define NKR_PENDINTR    0x1             // Pending interrupt.
238         uint32_t        nkr_num_slots;
239
240         /*
241          * On a NIC reset, the NIC ring indexes may be reset but the
242          * indexes in the netmap rings remain the same. nkr_hwofs
243          * keeps track of the offset between the two.
244          */
245         int32_t         nkr_hwofs;
246
247         uint16_t        nkr_slot_flags; /* initial value for flags */
248
249         /* last_reclaim is opaque marker to help reduce the frequency
250          * of operations such as reclaiming tx buffers. A possible use
251          * is set it to ticks and do the reclaim only once per tick.
252          */
253         uint64_t        last_reclaim;
254
255
256         NM_SELINFO_T    si;             /* poll/select wait queue */
257         NM_LOCK_T       q_lock;         /* protects kring and ring. */
258         NM_ATOMIC_T     nr_busy;        /* prevent concurrent syscalls */
259
260         struct netmap_adapter *na;
261
262         /* The folloiwing fields are for VALE switch support */
263         struct nm_bdg_fwd *nkr_ft;
264         uint32_t        *nkr_leases;
265 #define NR_NOSLOT       ((uint32_t)~0)  /* used in nkr_*lease* */
266         uint32_t        nkr_hwlease;
267         uint32_t        nkr_lease_idx;
268
269         volatile int nkr_stopped;       // XXX what for ?
270
271         /* Support for adapters without native netmap support.
272          * On tx rings we preallocate an array of tx buffers
273          * (same size as the netmap ring), on rx rings we
274          * store incoming mbufs in a queue that is drained by
275          * a rxsync.
276          */
277         struct mbuf **tx_pool;
278         // u_int nr_ntc;                /* Emulation of a next-to-clean RX ring pointer. */
279         struct mbq rx_queue;            /* intercepted rx mbufs. */
280
281         uint32_t        ring_id;        /* debugging */
282         char name[64];                  /* diagnostic */
283
284         int (*nm_sync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
285
286 #ifdef WITH_PIPES
287         struct netmap_kring *pipe;
288         struct netmap_ring *save_ring;
289 #endif /* WITH_PIPES */
290
291 } __attribute__((__aligned__(64)));
292
293
294 /* return the next index, with wraparound */
295 static inline uint32_t
296 nm_next(uint32_t i, uint32_t lim)
297 {
298         return unlikely (i == lim) ? 0 : i + 1;
299 }
300
301
302 /* return the previous index, with wraparound */
303 static inline uint32_t
304 nm_prev(uint32_t i, uint32_t lim)
305 {
306         return unlikely (i == 0) ? lim : i - 1;
307 }
308
309
310 /*
311  *
312  * Here is the layout for the Rx and Tx rings.
313
314        RxRING                            TxRING
315
316       +-----------------+            +-----------------+
317       |                 |            |                 |
318       |XXX free slot XXX|            |XXX free slot XXX|
319       +-----------------+            +-----------------+
320 head->| owned by user   |<-hwcur     | not sent to nic |<-hwcur
321       |                 |            | yet             |
322       +-----------------+            |                 |
323  cur->| available to    |            |                 |
324       | user, not read  |            +-----------------+
325       | yet             |       cur->| (being          |
326       |                 |            |  prepared)      |
327       |                 |            |                 |
328       +-----------------+            +     ------      +
329 tail->|                 |<-hwtail    |                 |<-hwlease
330       | (being          | ...        |                 | ...
331       |  prepared)      | ...        |                 | ...
332       +-----------------+ ...        |                 | ...
333       |                 |<-hwlease   +-----------------+
334       |                 |      tail->|                 |<-hwtail
335       |                 |            |                 |
336       |                 |            |                 |
337       |                 |            |                 |
338       +-----------------+            +-----------------+
339
340  * The cur/tail (user view) and hwcur/hwtail (kernel view)
341  * are used in the normal operation of the card.
342  *
343  * When a ring is the output of a switch port (Rx ring for
344  * a VALE port, Tx ring for the host stack or NIC), slots
345  * are reserved in blocks through 'hwlease' which points
346  * to the next unused slot.
347  * On an Rx ring, hwlease is always after hwtail,
348  * and completions cause hwtail to advance.
349  * On a Tx ring, hwlease is always between cur and hwtail,
350  * and completions cause cur to advance.
351  *
352  * nm_kr_space() returns the maximum number of slots that
353  * can be assigned.
354  * nm_kr_lease() reserves the required number of buffers,
355  *    advances nkr_hwlease and also returns an entry in
356  *    a circular array where completions should be reported.
357  */
358
359
360
361 enum txrx { NR_RX = 0, NR_TX = 1 };
362
363 /*
364  * The "struct netmap_adapter" extends the "struct adapter"
365  * (or equivalent) device descriptor.
366  * It contains all base fields needed to support netmap operation.
367  * There are in fact different types of netmap adapters
368  * (native, generic, VALE switch...) so a netmap_adapter is
369  * just the first field in the derived type.
370  */
371 struct netmap_adapter {
372         /*
373          * On linux we do not have a good way to tell if an interface
374          * is netmap-capable. So we always use the following trick:
375          * NA(ifp) points here, and the first entry (which hopefully
376          * always exists and is at least 32 bits) contains a magic
377          * value which we can use to detect that the interface is good.
378          */
379         uint32_t magic;
380         uint32_t na_flags;      /* enabled, and other flags */
381 #define NAF_SKIP_INTR   1       /* use the regular interrupt handler.
382                                  * useful during initialization
383                                  */
384 #define NAF_SW_ONLY     2       /* forward packets only to sw adapter */
385 #define NAF_BDG_MAYSLEEP 4      /* the bridge is allowed to sleep when
386                                  * forwarding packets coming from this
387                                  * interface
388                                  */
389 #define NAF_MEM_OWNER   8       /* the adapter is responsible for the
390                                  * deallocation of the memory allocator
391                                  */
392 #define NAF_NATIVE_ON   16      /* the adapter is native and the attached
393                                  * interface is in netmap mode
394                                  */
395 #define NAF_NETMAP_ON   32      /* netmap is active (either native or
396                                  * emulated. Where possible (e.g. FreeBSD)
397                                  * IFCAP_NETMAP also mirrors this flag.
398                                  */
399 #define NAF_HOST_RINGS  64      /* the adapter supports the host rings */
400         int active_fds; /* number of user-space descriptors using this
401                          interface, which is equal to the number of
402                          struct netmap_if objs in the mapped region. */
403
404         u_int num_rx_rings; /* number of adapter receive rings */
405         u_int num_tx_rings; /* number of adapter transmit rings */
406
407         u_int num_tx_desc; /* number of descriptor in each queue */
408         u_int num_rx_desc;
409
410         /* tx_rings and rx_rings are private but allocated
411          * as a contiguous chunk of memory. Each array has
412          * N+1 entries, for the adapter queues and for the host queue.
413          */
414         struct netmap_kring *tx_rings; /* array of TX rings. */
415         struct netmap_kring *rx_rings; /* array of RX rings. */
416
417         void *tailroom;                /* space below the rings array */
418                                        /* (used for leases) */
419
420
421         NM_SELINFO_T tx_si, rx_si;      /* global wait queues */
422
423         /* count users of the global wait queues */
424         int tx_si_users, rx_si_users;
425
426         /* copy of if_qflush and if_transmit pointers, to intercept
427          * packets from the network stack when netmap is active.
428          */
429         int     (*if_transmit)(struct ifnet *, struct mbuf *);
430
431         /* copy of if_input for netmap_send_up() */
432         void     (*if_input)(struct ifnet *, struct mbuf *);
433
434         /* references to the ifnet and device routines, used by
435          * the generic netmap functions.
436          */
437         struct ifnet *ifp; /* adapter is ifp->if_softc */
438
439         /*---- callbacks for this netmap adapter -----*/
440         /*
441          * nm_dtor() is the cleanup routine called when destroying
442          *      the adapter.
443          *      Called with NMG_LOCK held.
444          *
445          * nm_register() is called on NIOCREGIF and close() to enter
446          *      or exit netmap mode on the NIC
447          *      Called with NMG_LOCK held.
448          *
449          * nm_txsync() pushes packets to the underlying hw/switch
450          *
451          * nm_rxsync() collects packets from the underlying hw/switch
452          *
453          * nm_config() returns configuration information from the OS
454          *      Called with NMG_LOCK held.
455          *
456          * nm_krings_create() create and init the krings array
457          *      (the array layout must conform to the description
458          *      found above the definition of netmap_krings_create)
459          *
460          * nm_krings_delete() cleanup and delete the kring array
461          *
462          * nm_notify() is used to act after data have become available
463          *      (or the stopped state of the ring has changed)
464          *      For hw devices this is typically a selwakeup(),
465          *      but for NIC/host ports attached to a switch (or vice-versa)
466          *      we also need to invoke the 'txsync' code downstream.
467          */
468         void (*nm_dtor)(struct netmap_adapter *);
469
470         int (*nm_register)(struct netmap_adapter *, int onoff);
471
472         int (*nm_txsync)(struct netmap_adapter *, u_int ring, int flags);
473         int (*nm_rxsync)(struct netmap_adapter *, u_int ring, int flags);
474 #define NAF_FORCE_READ    1
475 #define NAF_FORCE_RECLAIM 2
476         /* return configuration information */
477         int (*nm_config)(struct netmap_adapter *,
478                 u_int *txr, u_int *txd, u_int *rxr, u_int *rxd);
479         int (*nm_krings_create)(struct netmap_adapter *);
480         void (*nm_krings_delete)(struct netmap_adapter *);
481         int (*nm_notify)(struct netmap_adapter *,
482                 u_int ring, enum txrx, int flags);
483 #define NAF_DISABLE_NOTIFY 8
484
485         /* standard refcount to control the lifetime of the adapter
486          * (it should be equal to the lifetime of the corresponding ifp)
487          */
488         int na_refcount;
489
490         /* memory allocator (opaque)
491          * We also cache a pointer to the lut_entry for translating
492          * buffer addresses, and the total number of buffers.
493          */
494         struct netmap_mem_d *nm_mem;
495         struct lut_entry *na_lut;
496         uint32_t na_lut_objtotal;       /* max buffer index */
497
498         /* used internally. If non-null, the interface cannot be bound
499          * from userspace
500          */
501         void *na_private;
502
503 #ifdef WITH_PIPES
504         struct netmap_pipe_adapter **na_pipes;
505         int na_next_pipe;
506         int na_max_pipes;
507 #endif /* WITH_PIPES */
508 };
509
510
511 /*
512  * If the NIC is owned by the kernel
513  * (i.e., bridge), neither another bridge nor user can use it;
514  * if the NIC is owned by a user, only users can share it.
515  * Evaluation must be done under NMG_LOCK().
516  */
517 #define NETMAP_OWNED_BY_KERN(na)        (na->na_private)
518 #define NETMAP_OWNED_BY_ANY(na) \
519         (NETMAP_OWNED_BY_KERN(na) || (na->active_fds > 0))
520
521
522 /*
523  * derived netmap adapters for various types of ports
524  */
525 struct netmap_vp_adapter {      /* VALE software port */
526         struct netmap_adapter up;
527
528         /*
529          * Bridge support:
530          *
531          * bdg_port is the port number used in the bridge;
532          * na_bdg points to the bridge this NA is attached to.
533          */
534         int bdg_port;
535         struct nm_bridge *na_bdg;
536         int retry;
537
538         /* Offset of ethernet header for each packet. */
539         u_int virt_hdr_len;
540         /* Maximum Frame Size, used in bdg_mismatch_datapath() */
541         u_int mfs;
542 };
543
544
545 struct netmap_hw_adapter {      /* physical device */
546         struct netmap_adapter up;
547
548         struct net_device_ops nm_ndo;   // XXX linux only
549 };
550
551 /* Mitigation support. */
552 struct nm_generic_mit {
553         struct hrtimer mit_timer;
554         int mit_pending;
555         struct netmap_adapter *mit_na;  /* backpointer */
556 };
557
558 struct netmap_generic_adapter { /* emulated device */
559         struct netmap_hw_adapter up;
560
561         /* Pointer to a previously used netmap adapter. */
562         struct netmap_adapter *prev;
563
564         /* generic netmap adapters support:
565          * a net_device_ops struct overrides ndo_select_queue(),
566          * save_if_input saves the if_input hook (FreeBSD),
567          * mit implements rx interrupt mitigation,
568          */
569         struct net_device_ops generic_ndo;
570         void (*save_if_input)(struct ifnet *, struct mbuf *);
571
572         struct nm_generic_mit *mit;
573 #ifdef linux
574         netdev_tx_t (*save_start_xmit)(struct mbuf *, struct ifnet *);
575 #endif
576 };
577
578 static __inline int
579 netmap_real_tx_rings(struct netmap_adapter *na)
580 {
581         return na->num_tx_rings + !!(na->na_flags & NAF_HOST_RINGS);
582 }
583
584 static __inline int
585 netmap_real_rx_rings(struct netmap_adapter *na)
586 {
587         return na->num_rx_rings + !!(na->na_flags & NAF_HOST_RINGS);
588 }
589
590 #ifdef WITH_VALE
591
592 /*
593  * Bridge wrapper for non VALE ports attached to a VALE switch.
594  *
595  * The real device must already have its own netmap adapter (hwna).
596  * The bridge wrapper and the hwna adapter share the same set of
597  * netmap rings and buffers, but they have two separate sets of
598  * krings descriptors, with tx/rx meanings swapped:
599  *
600  *                                  netmap
601  *           bwrap     krings       rings      krings      hwna
602  *         +------+   +------+     +-----+    +------+   +------+
603  *         |tx_rings->|      |\   /|     |----|      |<-tx_rings|
604  *         |      |   +------+ \ / +-----+    +------+   |      |
605  *         |      |             X                        |      |
606  *         |      |            / \                       |      |
607  *         |      |   +------+/   \+-----+    +------+   |      |
608  *         |rx_rings->|      |     |     |----|      |<-rx_rings|
609  *         |      |   +------+     +-----+    +------+   |      |
610  *         +------+                                      +------+
611  *
612  * - packets coming from the bridge go to the brwap rx rings,
613  *   which are also the hwna tx rings.  The bwrap notify callback
614  *   will then complete the hwna tx (see netmap_bwrap_notify).
615  *
616  * - packets coming from the outside go to the hwna rx rings,
617  *   which are also the bwrap tx rings.  The (overwritten) hwna
618  *   notify method will then complete the bridge tx
619  *   (see netmap_bwrap_intr_notify).
620  *
621  *   The bridge wrapper may optionally connect the hwna 'host' rings
622  *   to the bridge. This is done by using a second port in the
623  *   bridge and connecting it to the 'host' netmap_vp_adapter
624  *   contained in the netmap_bwrap_adapter. The brwap host adapter
625  *   cross-links the hwna host rings in the same way as shown above.
626  *
627  * - packets coming from the bridge and directed to the host stack
628  *   are handled by the bwrap host notify callback
629  *   (see netmap_bwrap_host_notify)
630  *
631  * - packets coming from the host stack are still handled by the
632  *   overwritten hwna notify callback (netmap_bwrap_intr_notify),
633  *   but are diverted to the host adapter depending on the ring number.
634  *
635  */
636 struct netmap_bwrap_adapter {
637         struct netmap_vp_adapter up;
638         struct netmap_vp_adapter host;  /* for host rings */
639         struct netmap_adapter *hwna;    /* the underlying device */
640
641         /* backup of the hwna notify callback */
642         int (*save_notify)(struct netmap_adapter *,
643                         u_int ring, enum txrx, int flags);
644
645         /*
646          * When we attach a physical interface to the bridge, we
647          * allow the controlling process to terminate, so we need
648          * a place to store the netmap_priv_d data structure.
649          * This is only done when physical interfaces
650          * are attached to a bridge.
651          */
652         struct netmap_priv_d *na_kpriv;
653 };
654
655
656 #endif /* WITH_VALE */
657
658 #ifdef WITH_PIPES
659
660 #define NM_MAXPIPES     64      /* max number of pipes per adapter */
661
662 struct netmap_pipe_adapter {
663         struct netmap_adapter up;
664
665         u_int id;       /* pipe identifier */
666         int role;       /* either NR_REG_PIPE_MASTER or NR_REG_PIPE_SLAVE */
667
668         struct netmap_adapter *parent; /* adapter that owns the memory */
669         struct netmap_pipe_adapter *peer; /* the other end of the pipe */
670         int peer_ref;           /* 1 iff we are holding a ref to the peer */
671
672         u_int parent_slot; /* index in the parent pipe array */
673 };
674
675 #endif /* WITH_PIPES */
676
677
678 /* return slots reserved to rx clients; used in drivers */
679 static inline uint32_t
680 nm_kr_rxspace(struct netmap_kring *k)
681 {
682         int space = k->nr_hwtail - k->nr_hwcur;
683         if (space < 0)
684                 space += k->nkr_num_slots;
685         ND("preserving %d rx slots %d -> %d", space, k->nr_hwcur, k->nr_hwtail);
686
687         return space;
688 }
689
690
691 /* True if no space in the tx ring. only valid after txsync_prologue */
692 static inline int
693 nm_kr_txempty(struct netmap_kring *kring)
694 {
695         return kring->rcur == kring->nr_hwtail;
696 }
697
698
699 /*
700  * protect against multiple threads using the same ring.
701  * also check that the ring has not been stopped.
702  * We only care for 0 or !=0 as a return code.
703  */
704 #define NM_KR_BUSY      1
705 #define NM_KR_STOPPED   2
706
707
708 static __inline void nm_kr_put(struct netmap_kring *kr)
709 {
710         NM_ATOMIC_CLEAR(&kr->nr_busy);
711 }
712
713
714 static __inline int nm_kr_tryget(struct netmap_kring *kr)
715 {
716         /* check a first time without taking the lock
717          * to avoid starvation for nm_kr_get()
718          */
719         if (unlikely(kr->nkr_stopped)) {
720                 ND("ring %p stopped (%d)", kr, kr->nkr_stopped);
721                 return NM_KR_STOPPED;
722         }
723         if (unlikely(NM_ATOMIC_TEST_AND_SET(&kr->nr_busy)))
724                 return NM_KR_BUSY;
725         /* check a second time with lock held */
726         if (unlikely(kr->nkr_stopped)) {
727                 ND("ring %p stopped (%d)", kr, kr->nkr_stopped);
728                 nm_kr_put(kr);
729                 return NM_KR_STOPPED;
730         }
731         return 0;
732 }
733
734
735 /*
736  * The following functions are used by individual drivers to
737  * support netmap operation.
738  *
739  * netmap_attach() initializes a struct netmap_adapter, allocating the
740  *      struct netmap_ring's and the struct selinfo.
741  *
742  * netmap_detach() frees the memory allocated by netmap_attach().
743  *
744  * netmap_transmit() replaces the if_transmit routine of the interface,
745  *      and is used to intercept packets coming from the stack.
746  *
747  * netmap_load_map/netmap_reload_map are helper routines to set/reset
748  *      the dmamap for a packet buffer
749  *
750  * netmap_reset() is a helper routine to be called in the driver
751  *      when reinitializing a ring.
752  */
753 int netmap_attach(struct netmap_adapter *);
754 int netmap_attach_common(struct netmap_adapter *);
755 void netmap_detach_common(struct netmap_adapter *na);
756 void netmap_detach(struct ifnet *);
757 int netmap_transmit(struct ifnet *, struct mbuf *);
758 struct netmap_slot *netmap_reset(struct netmap_adapter *na,
759         enum txrx tx, u_int n, u_int new_cur);
760 int netmap_ring_reinit(struct netmap_kring *);
761
762 /* default functions to handle rx/tx interrupts */
763 int netmap_rx_irq(struct ifnet *, u_int, u_int *);
764 #define netmap_tx_irq(_n, _q) netmap_rx_irq(_n, _q, NULL)
765 void netmap_common_irq(struct ifnet *, u_int, u_int *work_done);
766
767 void netmap_disable_all_rings(struct ifnet *);
768 void netmap_enable_all_rings(struct ifnet *);
769 void netmap_disable_ring(struct netmap_kring *kr);
770
771
772 /* set/clear native flags and if_transmit/netdev_ops */
773 static inline void
774 nm_set_native_flags(struct netmap_adapter *na)
775 {
776         struct ifnet *ifp = na->ifp;
777
778         na->na_flags |= (NAF_NATIVE_ON | NAF_NETMAP_ON);
779 #ifdef IFCAP_NETMAP /* or FreeBSD ? */
780         ifp->if_capenable |= IFCAP_NETMAP;
781 #endif
782 #ifdef __FreeBSD__
783         na->if_transmit = ifp->if_transmit;
784         ifp->if_transmit = netmap_transmit;
785 #else
786         na->if_transmit = (void *)ifp->netdev_ops;
787         ifp->netdev_ops = &((struct netmap_hw_adapter *)na)->nm_ndo;
788 #endif
789 }
790
791
792 static inline void
793 nm_clear_native_flags(struct netmap_adapter *na)
794 {
795         struct ifnet *ifp = na->ifp;
796
797 #ifdef __FreeBSD__
798         ifp->if_transmit = na->if_transmit;
799 #else
800         ifp->netdev_ops = (void *)na->if_transmit;
801 #endif
802         na->na_flags &= ~(NAF_NATIVE_ON | NAF_NETMAP_ON);
803 #ifdef IFCAP_NETMAP /* or FreeBSD ? */
804         ifp->if_capenable &= ~IFCAP_NETMAP;
805 #endif
806 }
807
808
809 /*
810  * validates parameters in the ring/kring, returns a value for head
811  * If any error, returns ring_size to force a reinit.
812  */
813 uint32_t nm_txsync_prologue(struct netmap_kring *);
814
815
816 /*
817  * validates parameters in the ring/kring, returns a value for head,
818  * and the 'reserved' value in the argument.
819  * If any error, returns ring_size lim to force a reinit.
820  */
821 uint32_t nm_rxsync_prologue(struct netmap_kring *);
822
823
824 /*
825  * update kring and ring at the end of txsync.
826  */
827 static inline void
828 nm_txsync_finalize(struct netmap_kring *kring)
829 {
830         /* update ring tail to what the kernel knows */
831         kring->ring->tail = kring->rtail = kring->nr_hwtail;
832
833         /* note, head/rhead/hwcur might be behind cur/rcur
834          * if no carrier
835          */
836         ND(5, "%s now hwcur %d hwtail %d head %d cur %d tail %d",
837                 kring->name, kring->nr_hwcur, kring->nr_hwtail,
838                 kring->rhead, kring->rcur, kring->rtail);
839 }
840
841
842 /*
843  * update kring and ring at the end of rxsync
844  */
845 static inline void
846 nm_rxsync_finalize(struct netmap_kring *kring)
847 {
848         /* tell userspace that there might be new packets */
849         //struct netmap_ring *ring = kring->ring;
850         ND("head %d cur %d tail %d -> %d", ring->head, ring->cur, ring->tail,
851                 kring->nr_hwtail);
852         kring->ring->tail = kring->rtail = kring->nr_hwtail;
853         /* make a copy of the state for next round */
854         kring->rhead = kring->ring->head;
855         kring->rcur = kring->ring->cur;
856 }
857
858
859 /* check/fix address and len in tx rings */
860 #if 1 /* debug version */
861 #define NM_CHECK_ADDR_LEN(_a, _l)       do {                            \
862         if (_a == netmap_buffer_base || _l > NETMAP_BUF_SIZE) {         \
863                 RD(5, "bad addr/len ring %d slot %d idx %d len %d",     \
864                         ring_nr, nm_i, slot->buf_idx, len);             \
865                 if (_l > NETMAP_BUF_SIZE)                               \
866                         _l = NETMAP_BUF_SIZE;                           \
867         } } while (0)
868 #else /* no debug version */
869 #define NM_CHECK_ADDR_LEN(_a, _l)       do {                            \
870                 if (_l > NETMAP_BUF_SIZE)                               \
871                         _l = NETMAP_BUF_SIZE;                           \
872         } while (0)
873 #endif
874
875
876 /*---------------------------------------------------------------*/
877 /*
878  * Support routines to be used with the VALE switch
879  */
880 int netmap_update_config(struct netmap_adapter *na);
881 int netmap_krings_create(struct netmap_adapter *na, u_int tailroom);
882 void netmap_krings_delete(struct netmap_adapter *na);
883 int netmap_rxsync_from_host(struct netmap_adapter *na, struct thread *td, void *pwait);
884
885
886 struct netmap_if *
887 netmap_do_regif(struct netmap_priv_d *priv, struct netmap_adapter *na,
888         uint16_t ringid, uint32_t flags, int *err);
889
890
891
892 u_int nm_bound_var(u_int *v, u_int dflt, u_int lo, u_int hi, const char *msg);
893 int netmap_get_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
894 int netmap_get_hw_na(struct ifnet *ifp, struct netmap_adapter **na);
895
896
897 #ifdef WITH_VALE
898 /*
899  * The following bridge-related functions are used by other
900  * kernel modules.
901  *
902  * VALE only supports unicast or broadcast. The lookup
903  * function can return 0 .. NM_BDG_MAXPORTS-1 for regular ports,
904  * NM_BDG_MAXPORTS for broadcast, NM_BDG_MAXPORTS+1 for unknown.
905  * XXX in practice "unknown" might be handled same as broadcast.
906  */
907 typedef u_int (*bdg_lookup_fn_t)(char *buf, u_int len,
908                 uint8_t *ring_nr, struct netmap_vp_adapter *);
909 u_int netmap_bdg_learning(char *, u_int, uint8_t *,
910                 struct netmap_vp_adapter *);
911
912 #define NM_BDG_MAXPORTS         254     /* up to 254 */
913 #define NM_BDG_BROADCAST        NM_BDG_MAXPORTS
914 #define NM_BDG_NOPORT           (NM_BDG_MAXPORTS+1)
915
916 #define NM_NAME                 "vale"  /* prefix for bridge port name */
917
918
919 /* these are redefined in case of no VALE support */
920 int netmap_get_bdg_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
921 void netmap_init_bridges(void);
922 int netmap_bdg_ctl(struct nmreq *nmr, bdg_lookup_fn_t func);
923
924 #else /* !WITH_VALE */
925 #define netmap_get_bdg_na(_1, _2, _3)   0
926 #define netmap_init_bridges(_1)
927 #define netmap_bdg_ctl(_1, _2)  EINVAL
928 #endif /* !WITH_VALE */
929
930 #ifdef WITH_PIPES
931 /* max number of pipes per device */
932 #define NM_MAXPIPES     64      /* XXX how many? */
933 /* in case of no error, returns the actual number of pipes in nmr->nr_arg1 */
934 int netmap_pipe_alloc(struct netmap_adapter *, struct nmreq *nmr);
935 void netmap_pipe_dealloc(struct netmap_adapter *);
936 int netmap_get_pipe_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
937 #else /* !WITH_PIPES */
938 #define NM_MAXPIPES     0
939 #define netmap_pipe_alloc(_1, _2)       EOPNOTSUPP
940 #define netmap_pipe_dealloc(_1)
941 #define netmap_get_pipe_na(_1, _2, _3)  0
942 #endif
943
944 /* Various prototypes */
945 int netmap_poll(struct cdev *dev, int events, struct thread *td);
946 int netmap_init(void);
947 void netmap_fini(void);
948 int netmap_get_memory(struct netmap_priv_d* p);
949 void netmap_dtor(void *data);
950 int netmap_dtor_locked(struct netmap_priv_d *priv);
951
952 int netmap_ioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t data, int fflag, struct thread *td);
953
954 /* netmap_adapter creation/destruction */
955 #define NM_IFPNAME(ifp) ((ifp) ? (ifp)->if_xname : "zombie")
956
957 // #define NM_DEBUG_PUTGET 1
958
959 #ifdef NM_DEBUG_PUTGET
960
961 #define NM_DBG(f) __##f
962
963 void __netmap_adapter_get(struct netmap_adapter *na);
964
965 #define netmap_adapter_get(na)                          \
966         do {                                            \
967                 struct netmap_adapter *__na = na;       \
968                 D("getting %p:%s (%d)", __na, NM_IFPNAME(__na->ifp), __na->na_refcount);        \
969                 __netmap_adapter_get(__na);             \
970         } while (0)
971
972 int __netmap_adapter_put(struct netmap_adapter *na);
973
974 #define netmap_adapter_put(na)                          \
975         ({                                              \
976                 struct netmap_adapter *__na = na;       \
977                 D("putting %p:%s (%d)", __na, NM_IFPNAME(__na->ifp), __na->na_refcount);        \
978                 __netmap_adapter_put(__na);             \
979         })
980
981 #else /* !NM_DEBUG_PUTGET */
982
983 #define NM_DBG(f) f
984 void netmap_adapter_get(struct netmap_adapter *na);
985 int netmap_adapter_put(struct netmap_adapter *na);
986
987 #endif /* !NM_DEBUG_PUTGET */
988
989
990 /*
991  * module variables
992  */
993 extern u_int netmap_buf_size;
994 #define NETMAP_BUF_SIZE netmap_buf_size // XXX remove
995 extern int netmap_mitigate;     // XXX not really used
996 extern int netmap_no_pendintr;
997 extern u_int netmap_total_buffers;      // global allocator
998 extern char *netmap_buffer_base;        // global allocator
999 extern int netmap_verbose;      // XXX debugging
1000 enum {                                  /* verbose flags */
1001         NM_VERB_ON = 1,                 /* generic verbose */
1002         NM_VERB_HOST = 0x2,             /* verbose host stack */
1003         NM_VERB_RXSYNC = 0x10,          /* verbose on rxsync/txsync */
1004         NM_VERB_TXSYNC = 0x20,
1005         NM_VERB_RXINTR = 0x100,         /* verbose on rx/tx intr (driver) */
1006         NM_VERB_TXINTR = 0x200,
1007         NM_VERB_NIC_RXSYNC = 0x1000,    /* verbose on rx/tx intr (driver) */
1008         NM_VERB_NIC_TXSYNC = 0x2000,
1009 };
1010
1011 extern int netmap_txsync_retry;
1012 extern int netmap_generic_mit;
1013 extern int netmap_generic_ringsize;
1014 extern int netmap_generic_rings;
1015
1016 /*
1017  * NA returns a pointer to the struct netmap adapter from the ifp,
1018  * WNA is used to write it.
1019  */
1020 #ifndef WNA
1021 #define WNA(_ifp)       (_ifp)->if_pspare[0]
1022 #endif
1023 #define NA(_ifp)        ((struct netmap_adapter *)WNA(_ifp))
1024
1025 /*
1026  * Macros to determine if an interface is netmap capable or netmap enabled.
1027  * See the magic field in struct netmap_adapter.
1028  */
1029 #ifdef __FreeBSD__
1030 /*
1031  * on FreeBSD just use if_capabilities and if_capenable.
1032  */
1033 #define NETMAP_CAPABLE(ifp)     (NA(ifp) &&             \
1034         (ifp)->if_capabilities & IFCAP_NETMAP )
1035
1036 #define NETMAP_SET_CAPABLE(ifp)                         \
1037         (ifp)->if_capabilities |= IFCAP_NETMAP
1038
1039 #else   /* linux */
1040
1041 /*
1042  * on linux:
1043  * we check if NA(ifp) is set and its first element has a related
1044  * magic value. The capenable is within the struct netmap_adapter.
1045  */
1046 #define NETMAP_MAGIC    0x52697a7a
1047
1048 #define NETMAP_CAPABLE(ifp)     (NA(ifp) &&             \
1049         ((uint32_t)(uintptr_t)NA(ifp) ^ NA(ifp)->magic) == NETMAP_MAGIC )
1050
1051 #define NETMAP_SET_CAPABLE(ifp)                         \
1052         NA(ifp)->magic = ((uint32_t)(uintptr_t)NA(ifp)) ^ NETMAP_MAGIC
1053
1054 #endif  /* linux */
1055
1056 #ifdef __FreeBSD__
1057
1058 /* Callback invoked by the dma machinery after a successful dmamap_load */
1059 static void netmap_dmamap_cb(__unused void *arg,
1060     __unused bus_dma_segment_t * segs, __unused int nseg, __unused int error)
1061 {
1062 }
1063
1064 /* bus_dmamap_load wrapper: call aforementioned function if map != NULL.
1065  * XXX can we do it without a callback ?
1066  */
1067 static inline void
1068 netmap_load_map(bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1069 {
1070         if (map)
1071                 bus_dmamap_load(tag, map, buf, NETMAP_BUF_SIZE,
1072                     netmap_dmamap_cb, NULL, BUS_DMA_NOWAIT);
1073 }
1074
1075 /* update the map when a buffer changes. */
1076 static inline void
1077 netmap_reload_map(bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1078 {
1079         if (map) {
1080                 bus_dmamap_unload(tag, map);
1081                 bus_dmamap_load(tag, map, buf, NETMAP_BUF_SIZE,
1082                     netmap_dmamap_cb, NULL, BUS_DMA_NOWAIT);
1083         }
1084 }
1085
1086 #else /* linux */
1087
1088 /*
1089  * XXX How do we redefine these functions:
1090  *
1091  * on linux we need
1092  *      dma_map_single(&pdev->dev, virt_addr, len, direction)
1093  *      dma_unmap_single(&adapter->pdev->dev, phys_addr, len, direction
1094  * The len can be implicit (on netmap it is NETMAP_BUF_SIZE)
1095  * unfortunately the direction is not, so we need to change
1096  * something to have a cross API
1097  */
1098 #define netmap_load_map(_t, _m, _b)
1099 #define netmap_reload_map(_t, _m, _b)
1100 #if 0
1101         struct e1000_buffer *buffer_info =  &tx_ring->buffer_info[l];
1102         /* set time_stamp *before* dma to help avoid a possible race */
1103         buffer_info->time_stamp = jiffies;
1104         buffer_info->mapped_as_page = false;
1105         buffer_info->length = len;
1106         //buffer_info->next_to_watch = l;
1107         /* reload dma map */
1108         dma_unmap_single(&adapter->pdev->dev, buffer_info->dma,
1109                         NETMAP_BUF_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
1110         buffer_info->dma = dma_map_single(&adapter->pdev->dev,
1111                         addr, NETMAP_BUF_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
1112
1113         if (dma_mapping_error(&adapter->pdev->dev, buffer_info->dma)) {
1114                 D("dma mapping error");
1115                 /* goto dma_error; See e1000_put_txbuf() */
1116                 /* XXX reset */
1117         }
1118         tx_desc->buffer_addr = htole64(buffer_info->dma); //XXX
1119
1120 #endif
1121
1122 /*
1123  * The bus_dmamap_sync() can be one of wmb() or rmb() depending on direction.
1124  */
1125 #define bus_dmamap_sync(_a, _b, _c)
1126
1127 #endif /* linux */
1128
1129
1130 /*
1131  * functions to map NIC to KRING indexes (n2k) and vice versa (k2n)
1132  */
1133 static inline int
1134 netmap_idx_n2k(struct netmap_kring *kr, int idx)
1135 {
1136         int n = kr->nkr_num_slots;
1137         idx += kr->nkr_hwofs;
1138         if (idx < 0)
1139                 return idx + n;
1140         else if (idx < n)
1141                 return idx;
1142         else
1143                 return idx - n;
1144 }
1145
1146
1147 static inline int
1148 netmap_idx_k2n(struct netmap_kring *kr, int idx)
1149 {
1150         int n = kr->nkr_num_slots;
1151         idx -= kr->nkr_hwofs;
1152         if (idx < 0)
1153                 return idx + n;
1154         else if (idx < n)
1155                 return idx;
1156         else
1157                 return idx - n;
1158 }
1159
1160
1161 /* Entries of the look-up table. */
1162 struct lut_entry {
1163         void *vaddr;            /* virtual address. */
1164         vm_paddr_t paddr;       /* physical address. */
1165 };
1166
1167 struct netmap_obj_pool;
1168 extern struct lut_entry *netmap_buffer_lut;
1169 #define NMB_VA(i)       (netmap_buffer_lut[i].vaddr)
1170 #define NMB_PA(i)       (netmap_buffer_lut[i].paddr)
1171
1172 /*
1173  * NMB return the virtual address of a buffer (buffer 0 on bad index)
1174  * PNMB also fills the physical address
1175  */
1176 static inline void *
1177 NMB(struct netmap_slot *slot)
1178 {
1179         uint32_t i = slot->buf_idx;
1180         return (unlikely(i >= netmap_total_buffers)) ?  NMB_VA(0) : NMB_VA(i);
1181 }
1182
1183 static inline void *
1184 PNMB(struct netmap_slot *slot, uint64_t *pp)
1185 {
1186         uint32_t i = slot->buf_idx;
1187         void *ret = (i >= netmap_total_buffers) ? NMB_VA(0) : NMB_VA(i);
1188
1189         *pp = (i >= netmap_total_buffers) ? NMB_PA(0) : NMB_PA(i);
1190         return ret;
1191 }
1192
1193 /* Generic version of NMB, which uses device-specific memory. */
1194 static inline void *
1195 BDG_NMB(struct netmap_adapter *na, struct netmap_slot *slot)
1196 {
1197         struct lut_entry *lut = na->na_lut;
1198         uint32_t i = slot->buf_idx;
1199         return (unlikely(i >= na->na_lut_objtotal)) ?
1200                 lut[0].vaddr : lut[i].vaddr;
1201 }
1202
1203
1204
1205 void netmap_txsync_to_host(struct netmap_adapter *na);
1206
1207
1208 /*
1209  * Structure associated to each thread which registered an interface.
1210  *
1211  * The first 4 fields of this structure are written by NIOCREGIF and
1212  * read by poll() and NIOC?XSYNC.
1213  *
1214  * There is low contention among writers (a correct user program
1215  * should have none) and among writers and readers, so we use a
1216  * single global lock to protect the structure initialization;
1217  * since initialization involves the allocation of memory,
1218  * we reuse the memory allocator lock.
1219  *
1220  * Read access to the structure is lock free. Readers must check that
1221  * np_nifp is not NULL before using the other fields.
1222  * If np_nifp is NULL initialization has not been performed,
1223  * so they should return an error to userspace.
1224  *
1225  * The ref_done field is used to regulate access to the refcount in the
1226  * memory allocator. The refcount must be incremented at most once for
1227  * each open("/dev/netmap"). The increment is performed by the first
1228  * function that calls netmap_get_memory() (currently called by
1229  * mmap(), NIOCGINFO and NIOCREGIF).
1230  * If the refcount is incremented, it is then decremented when the
1231  * private structure is destroyed.
1232  */
1233 struct netmap_priv_d {
1234         struct netmap_if * volatile np_nifp;    /* netmap if descriptor. */
1235
1236         struct netmap_adapter   *np_na;
1237         uint32_t        np_flags;       /* from the ioctl */
1238         u_int           np_txqfirst, np_txqlast; /* range of tx rings to scan */
1239         u_int           np_rxqfirst, np_rxqlast; /* range of rx rings to scan */
1240         uint16_t        np_txpoll;      /* XXX and also np_rxpoll ? */
1241
1242         struct netmap_mem_d     *np_mref;       /* use with NMG_LOCK held */
1243         /* np_refcount is only used on FreeBSD */
1244         int             np_refcount;    /* use with NMG_LOCK held */
1245
1246         /* pointers to the selinfo to be used for selrecord.
1247          * Either the local or the global one depending on the
1248          * number of rings.
1249          */
1250         NM_SELINFO_T *np_rxsi, *np_txsi;
1251         struct thread   *np_td;         /* kqueue, just debugging */
1252 };
1253
1254
1255 /*
1256  * generic netmap emulation for devices that do not have
1257  * native netmap support.
1258  */
1259 int generic_netmap_attach(struct ifnet *ifp);
1260
1261 int netmap_catch_rx(struct netmap_adapter *na, int intercept);
1262 void generic_rx_handler(struct ifnet *ifp, struct mbuf *m);;
1263 void netmap_catch_tx(struct netmap_generic_adapter *na, int enable);
1264 int generic_xmit_frame(struct ifnet *ifp, struct mbuf *m, void *addr, u_int len, u_int ring_nr);
1265 int generic_find_num_desc(struct ifnet *ifp, u_int *tx, u_int *rx);
1266 void generic_find_num_queues(struct ifnet *ifp, u_int *txq, u_int *rxq);
1267
1268 /*
1269  * netmap_mitigation API. This is used by the generic adapter
1270  * to reduce the number of interrupt requests/selwakeup
1271  * to clients on incoming packets.
1272  */
1273 void netmap_mitigation_init(struct nm_generic_mit *mit, struct netmap_adapter *na);
1274 void netmap_mitigation_start(struct nm_generic_mit *mit);
1275 void netmap_mitigation_restart(struct nm_generic_mit *mit);
1276 int netmap_mitigation_active(struct nm_generic_mit *mit);
1277 void netmap_mitigation_cleanup(struct nm_generic_mit *mit);
1278
1279
1280
1281 /* Shared declarations for the VALE switch. */
1282
1283 /*
1284  * Each transmit queue accumulates a batch of packets into
1285  * a structure before forwarding. Packets to the same
1286  * destination are put in a list using ft_next as a link field.
1287  * ft_frags and ft_next are valid only on the first fragment.
1288  */
1289 struct nm_bdg_fwd {     /* forwarding entry for a bridge */
1290         void *ft_buf;           /* netmap or indirect buffer */
1291         uint8_t ft_frags;       /* how many fragments (only on 1st frag) */
1292         uint8_t _ft_port;       /* dst port (unused) */
1293         uint16_t ft_flags;      /* flags, e.g. indirect */
1294         uint16_t ft_len;        /* src fragment len */
1295         uint16_t ft_next;       /* next packet to same destination */
1296 };
1297
1298 /* struct 'virtio_net_hdr' from linux. */
1299 struct nm_vnet_hdr {
1300 #define VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM     1       /* Use csum_start, csum_offset */
1301 #define VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID    2        /* Csum is valid */
1302     uint8_t flags;
1303 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE         0       /* Not a GSO frame */
1304 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4        1       /* GSO frame, IPv4 TCP (TSO) */
1305 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP          3       /* GSO frame, IPv4 UDP (UFO) */
1306 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6        4       /* GSO frame, IPv6 TCP */
1307 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN          0x80    /* TCP has ECN set */
1308     uint8_t gso_type;
1309     uint16_t hdr_len;
1310     uint16_t gso_size;
1311     uint16_t csum_start;
1312     uint16_t csum_offset;
1313 };
1314
1315 #define WORST_CASE_GSO_HEADER   (14+40+60)  /* IPv6 + TCP */
1316
1317 /* Private definitions for IPv4, IPv6, UDP and TCP headers. */
1318
1319 struct nm_iphdr {
1320         uint8_t         version_ihl;
1321         uint8_t         tos;
1322         uint16_t        tot_len;
1323         uint16_t        id;
1324         uint16_t        frag_off;
1325         uint8_t         ttl;
1326         uint8_t         protocol;
1327         uint16_t        check;
1328         uint32_t        saddr;
1329         uint32_t        daddr;
1330         /*The options start here. */
1331 };
1332
1333 struct nm_tcphdr {
1334         uint16_t        source;
1335         uint16_t        dest;
1336         uint32_t        seq;
1337         uint32_t        ack_seq;
1338         uint8_t         doff;  /* Data offset + Reserved */
1339         uint8_t         flags;
1340         uint16_t        window;
1341         uint16_t        check;
1342         uint16_t        urg_ptr;
1343 };
1344
1345 struct nm_udphdr {
1346         uint16_t        source;
1347         uint16_t        dest;
1348         uint16_t        len;
1349         uint16_t        check;
1350 };
1351
1352 struct nm_ipv6hdr {
1353         uint8_t         priority_version;
1354         uint8_t         flow_lbl[3];
1355
1356         uint16_t        payload_len;
1357         uint8_t         nexthdr;
1358         uint8_t         hop_limit;
1359
1360         uint8_t         saddr[16];
1361         uint8_t         daddr[16];
1362 };
1363
1364 /* Type used to store a checksum (in host byte order) that hasn't been
1365  * folded yet.
1366  */
1367 #define rawsum_t uint32_t
1368
1369 rawsum_t nm_csum_raw(uint8_t *data, size_t len, rawsum_t cur_sum);
1370 uint16_t nm_csum_ipv4(struct nm_iphdr *iph);
1371 void nm_csum_tcpudp_ipv4(struct nm_iphdr *iph, void *data,
1372                       size_t datalen, uint16_t *check);
1373 void nm_csum_tcpudp_ipv6(struct nm_ipv6hdr *ip6h, void *data,
1374                       size_t datalen, uint16_t *check);
1375 uint16_t nm_csum_fold(rawsum_t cur_sum);
1376
1377 void bdg_mismatch_datapath(struct netmap_vp_adapter *na,
1378                            struct netmap_vp_adapter *dst_na,
1379                            struct nm_bdg_fwd *ft_p, struct netmap_ring *ring,
1380                            u_int *j, u_int lim, u_int *howmany);
1381 #endif /* _NET_NETMAP_KERN_H_ */