]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - sys/dev/netmap/netmap_kern.h
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.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 #define WITH_MONITOR
40 #define WITH_GENERIC
41
42 #if defined(__FreeBSD__)
43
44 #define likely(x)       __builtin_expect((long)!!(x), 1L)
45 #define unlikely(x)     __builtin_expect((long)!!(x), 0L)
46
47 #define NM_LOCK_T       struct mtx
48
49 /* netmap global lock */
50 #define NMG_LOCK_T      struct sx
51 #define NMG_LOCK_INIT() sx_init(&netmap_global_lock, \
52                                 "netmap global lock")
53 #define NMG_LOCK_DESTROY()      sx_destroy(&netmap_global_lock)
54 #define NMG_LOCK()      sx_xlock(&netmap_global_lock)
55 #define NMG_UNLOCK()    sx_xunlock(&netmap_global_lock)
56 #define NMG_LOCK_ASSERT()       sx_assert(&netmap_global_lock, SA_XLOCKED)
57
58 #define NM_SELINFO_T    struct nm_selinfo
59 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->m_pkthdr.len)
60 #define MBUF_IFP(m)     ((m)->m_pkthdr.rcvif)
61 #define NM_SEND_UP(ifp, m)      ((NA(ifp))->if_input)(ifp, m)
62
63 #define NM_ATOMIC_T     volatile int    // XXX ?
64 /* atomic operations */
65 #include <machine/atomic.h>
66 #define NM_ATOMIC_TEST_AND_SET(p)       (!atomic_cmpset_acq_int((p), 0, 1))
67 #define NM_ATOMIC_CLEAR(p)              atomic_store_rel_int((p), 0)
68
69 #if __FreeBSD_version >= 1100030
70 #define WNA(_ifp)       (_ifp)->if_netmap
71 #else /* older FreeBSD */
72 #define WNA(_ifp)       (_ifp)->if_pspare[0]
73 #endif /* older FreeBSD */
74
75 #if __FreeBSD_version >= 1100005
76 struct netmap_adapter *netmap_getna(if_t ifp);
77 #endif
78
79 #if __FreeBSD_version >= 1100027
80 #define GET_MBUF_REFCNT(m)      ((m)->m_ext.ext_cnt ? *((m)->m_ext.ext_cnt) : -1)
81 #define SET_MBUF_REFCNT(m, x)   *((m)->m_ext.ext_cnt) = x
82 #define PNT_MBUF_REFCNT(m)      ((m)->m_ext.ext_cnt)
83 #else
84 #define GET_MBUF_REFCNT(m)      ((m)->m_ext.ref_cnt ? *((m)->m_ext.ref_cnt) : -1)
85 #define SET_MBUF_REFCNT(m, x)   *((m)->m_ext.ref_cnt) = x
86 #define PNT_MBUF_REFCNT(m)      ((m)->m_ext.ref_cnt)
87 #endif
88
89 MALLOC_DECLARE(M_NETMAP);
90
91 struct nm_selinfo {
92         struct selinfo si;
93         struct mtx m;
94 };
95
96 void freebsd_selwakeup(struct nm_selinfo *si, int pri);
97
98 // XXX linux struct, not used in FreeBSD
99 struct net_device_ops {
100 };
101 struct ethtool_ops {
102 };
103 struct hrtimer {
104 };
105
106 #elif defined (linux)
107
108 #define NM_LOCK_T       safe_spinlock_t // see bsd_glue.h
109 #define NM_SELINFO_T    wait_queue_head_t
110 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->len)
111 #define MBUF_IFP(m)     ((m)->dev)
112 #define NM_SEND_UP(ifp, m)  \
113                         do { \
114                             m->priority = NM_MAGIC_PRIORITY_RX; \
115                             netif_rx(m); \
116                         } while (0)
117
118 #define NM_ATOMIC_T     volatile long unsigned int
119
120 #define NM_MTX_T                struct mutex
121 #define NM_MTX_INIT(m, s)       do { (void)s; mutex_init(&(m)); } while (0)
122 #define NM_MTX_DESTROY(m)       do { (void)m; } while (0)
123 #define NM_MTX_LOCK(m)          mutex_lock(&(m))
124 #define NM_MTX_UNLOCK(m)        mutex_unlock(&(m))
125 #define NM_MTX_LOCK_ASSERT(m)   mutex_is_locked(&(m))
126
127 #define NMG_LOCK_T              NM_MTX_T
128 #define NMG_LOCK_INIT()         NM_MTX_INIT(netmap_global_lock, \
129                                         "netmap_global_lock")
130 #define NMG_LOCK_DESTROY()      NM_MTX_DESTROY(netmap_global_lock)
131 #define NMG_LOCK()              NM_MTX_LOCK(netmap_global_lock)
132 #define NMG_UNLOCK()            NM_MTX_UNLOCK(netmap_global_lock)
133 #define NMG_LOCK_ASSERT()       NM_MTX_LOCK_ASSERT(netmap_global_lock)
134
135 #ifndef DEV_NETMAP
136 #define DEV_NETMAP
137 #endif /* DEV_NETMAP */
138
139 #elif defined (__APPLE__)
140
141 #warning apple support is incomplete.
142 #define likely(x)       __builtin_expect(!!(x), 1)
143 #define unlikely(x)     __builtin_expect(!!(x), 0)
144 #define NM_LOCK_T       IOLock *
145 #define NM_SELINFO_T    struct selinfo
146 #define MBUF_LEN(m)     ((m)->m_pkthdr.len)
147 #define NM_SEND_UP(ifp, m)      ((ifp)->if_input)(ifp, m)
148
149 #else
150
151 #error unsupported platform
152
153 #endif /* end - platform-specific code */
154
155 #define ND(format, ...)
156 #define D(format, ...)                                          \
157         do {                                                    \
158                 struct timeval __xxts;                          \
159                 microtime(&__xxts);                             \
160                 printf("%03d.%06d [%4d] %-25s " format "\n",    \
161                 (int)__xxts.tv_sec % 1000, (int)__xxts.tv_usec, \
162                 __LINE__, __FUNCTION__, ##__VA_ARGS__);         \
163         } while (0)
164
165 /* rate limited, lps indicates how many per second */
166 #define RD(lps, format, ...)                                    \
167         do {                                                    \
168                 static int t0, __cnt;                           \
169                 if (t0 != time_second) {                        \
170                         t0 = time_second;                       \
171                         __cnt = 0;                              \
172                 }                                               \
173                 if (__cnt++ < lps)                              \
174                         D(format, ##__VA_ARGS__);               \
175         } while (0)
176
177 struct netmap_adapter;
178 struct nm_bdg_fwd;
179 struct nm_bridge;
180 struct netmap_priv_d;
181
182 const char *nm_dump_buf(char *p, int len, int lim, char *dst);
183
184 #include "netmap_mbq.h"
185
186 extern NMG_LOCK_T       netmap_global_lock;
187
188 /*
189  * private, kernel view of a ring. Keeps track of the status of
190  * a ring across system calls.
191  *
192  *      nr_hwcur        index of the next buffer to refill.
193  *                      It corresponds to ring->head
194  *                      at the time the system call returns.
195  *
196  *      nr_hwtail       index of the first buffer owned by the kernel.
197  *                      On RX, hwcur->hwtail are receive buffers
198  *                      not yet released. hwcur is advanced following
199  *                      ring->head, hwtail is advanced on incoming packets,
200  *                      and a wakeup is generated when hwtail passes ring->cur
201  *                          On TX, hwcur->rcur have been filled by the sender
202  *                      but not sent yet to the NIC; rcur->hwtail are available
203  *                      for new transmissions, and hwtail->hwcur-1 are pending
204  *                      transmissions not yet acknowledged.
205  *
206  * The indexes in the NIC and netmap rings are offset by nkr_hwofs slots.
207  * This is so that, on a reset, buffers owned by userspace are not
208  * modified by the kernel. In particular:
209  * RX rings: the next empty buffer (hwtail + hwofs) coincides with
210  *      the next empty buffer as known by the hardware (next_to_check or so).
211  * TX rings: hwcur + hwofs coincides with next_to_send
212  *
213  * For received packets, slot->flags is set to nkr_slot_flags
214  * so we can provide a proper initial value (e.g. set NS_FORWARD
215  * when operating in 'transparent' mode).
216  *
217  * The following fields are used to implement lock-free copy of packets
218  * from input to output ports in VALE switch:
219  *      nkr_hwlease     buffer after the last one being copied.
220  *                      A writer in nm_bdg_flush reserves N buffers
221  *                      from nr_hwlease, advances it, then does the
222  *                      copy outside the lock.
223  *                      In RX rings (used for VALE ports),
224  *                      nkr_hwtail <= nkr_hwlease < nkr_hwcur+N-1
225  *                      In TX rings (used for NIC or host stack ports)
226  *                      nkr_hwcur <= nkr_hwlease < nkr_hwtail
227  *      nkr_leases      array of nkr_num_slots where writers can report
228  *                      completion of their block. NR_NOSLOT (~0) indicates
229  *                      that the writer has not finished yet
230  *      nkr_lease_idx   index of next free slot in nr_leases, to be assigned
231  *
232  * The kring is manipulated by txsync/rxsync and generic netmap function.
233  *
234  * Concurrent rxsync or txsync on the same ring are prevented through
235  * by nm_kr_(try)lock() which in turn uses nr_busy. This is all we need
236  * for NIC rings, and for TX rings attached to the host stack.
237  *
238  * RX rings attached to the host stack use an mbq (rx_queue) on both
239  * rxsync_from_host() and netmap_transmit(). The mbq is protected
240  * by its internal lock.
241  *
242  * RX rings attached to the VALE switch are accessed by both senders
243  * and receiver. They are protected through the q_lock on the RX ring.
244  */
245 struct netmap_kring {
246         struct netmap_ring      *ring;
247
248         uint32_t        nr_hwcur;
249         uint32_t        nr_hwtail;
250
251         /*
252          * Copies of values in user rings, so we do not need to look
253          * at the ring (which could be modified). These are set in the
254          * *sync_prologue()/finalize() routines.
255          */
256         uint32_t        rhead;
257         uint32_t        rcur;
258         uint32_t        rtail;
259
260         uint32_t        nr_kflags;      /* private driver flags */
261 #define NKR_PENDINTR    0x1             // Pending interrupt.
262         uint32_t        nkr_num_slots;
263
264         /*
265          * On a NIC reset, the NIC ring indexes may be reset but the
266          * indexes in the netmap rings remain the same. nkr_hwofs
267          * keeps track of the offset between the two.
268          */
269         int32_t         nkr_hwofs;
270
271         uint16_t        nkr_slot_flags; /* initial value for flags */
272
273         /* last_reclaim is opaque marker to help reduce the frequency
274          * of operations such as reclaiming tx buffers. A possible use
275          * is set it to ticks and do the reclaim only once per tick.
276          */
277         uint64_t        last_reclaim;
278
279
280         NM_SELINFO_T    si;             /* poll/select wait queue */
281         NM_LOCK_T       q_lock;         /* protects kring and ring. */
282         NM_ATOMIC_T     nr_busy;        /* prevent concurrent syscalls */
283
284         struct netmap_adapter *na;
285
286         /* The following fields are for VALE switch support */
287         struct nm_bdg_fwd *nkr_ft;
288         uint32_t        *nkr_leases;
289 #define NR_NOSLOT       ((uint32_t)~0)  /* used in nkr_*lease* */
290         uint32_t        nkr_hwlease;
291         uint32_t        nkr_lease_idx;
292
293         /* while nkr_stopped is set, no new [tr]xsync operations can
294          * be started on this kring.
295          * This is used by netmap_disable_all_rings()
296          * to find a synchronization point where critical data
297          * structures pointed to by the kring can be added or removed
298          */
299         volatile int nkr_stopped;
300
301         /* Support for adapters without native netmap support.
302          * On tx rings we preallocate an array of tx buffers
303          * (same size as the netmap ring), on rx rings we
304          * store incoming mbufs in a queue that is drained by
305          * a rxsync.
306          */
307         struct mbuf **tx_pool;
308         // u_int nr_ntc;                /* Emulation of a next-to-clean RX ring pointer. */
309         struct mbq rx_queue;            /* intercepted rx mbufs. */
310
311         uint32_t        ring_id;        /* debugging */
312         char name[64];                  /* diagnostic */
313
314         /* [tx]sync callback for this kring.
315          * The default nm_kring_create callback (netmap_krings_create)
316          * sets the nm_sync callback of each hardware tx(rx) kring to
317          * the corresponding nm_txsync(nm_rxsync) taken from the
318          * netmap_adapter; moreover, it sets the sync callback
319          * of the host tx(rx) ring to netmap_txsync_to_host
320          * (netmap_rxsync_from_host).
321          *
322          * Overrides: the above configuration is not changed by
323          * any of the nm_krings_create callbacks.
324          */
325         int (*nm_sync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
326
327 #ifdef WITH_PIPES
328         struct netmap_kring *pipe;      /* if this is a pipe ring,
329                                          * pointer to the other end
330                                          */
331         struct netmap_ring *save_ring;  /* pointer to hidden rings
332                                          * (see netmap_pipe.c for details)
333                                          */
334 #endif /* WITH_PIPES */
335
336 #ifdef WITH_MONITOR
337         /* pointer to the adapter that is monitoring this kring (if any)
338          */
339         struct netmap_monitor_adapter *monitor;
340         /*
341          * Monitors work by intercepting the txsync and/or rxsync of the
342          * monitored krings. This is implemented by replacing
343          * the nm_sync pointer above and saving the previous
344          * one in save_sync below.
345          */
346         int (*save_sync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
347 #endif
348 } __attribute__((__aligned__(64)));
349
350
351 /* return the next index, with wraparound */
352 static inline uint32_t
353 nm_next(uint32_t i, uint32_t lim)
354 {
355         return unlikely (i == lim) ? 0 : i + 1;
356 }
357
358
359 /* return the previous index, with wraparound */
360 static inline uint32_t
361 nm_prev(uint32_t i, uint32_t lim)
362 {
363         return unlikely (i == 0) ? lim : i - 1;
364 }
365
366
367 /*
368  *
369  * Here is the layout for the Rx and Tx rings.
370
371        RxRING                            TxRING
372
373       +-----------------+            +-----------------+
374       |                 |            |                 |
375       |XXX free slot XXX|            |XXX free slot XXX|
376       +-----------------+            +-----------------+
377 head->| owned by user   |<-hwcur     | not sent to nic |<-hwcur
378       |                 |            | yet             |
379       +-----------------+            |                 |
380  cur->| available to    |            |                 |
381       | user, not read  |            +-----------------+
382       | yet             |       cur->| (being          |
383       |                 |            |  prepared)      |
384       |                 |            |                 |
385       +-----------------+            +     ------      +
386 tail->|                 |<-hwtail    |                 |<-hwlease
387       | (being          | ...        |                 | ...
388       |  prepared)      | ...        |                 | ...
389       +-----------------+ ...        |                 | ...
390       |                 |<-hwlease   +-----------------+
391       |                 |      tail->|                 |<-hwtail
392       |                 |            |                 |
393       |                 |            |                 |
394       |                 |            |                 |
395       +-----------------+            +-----------------+
396
397  * The cur/tail (user view) and hwcur/hwtail (kernel view)
398  * are used in the normal operation of the card.
399  *
400  * When a ring is the output of a switch port (Rx ring for
401  * a VALE port, Tx ring for the host stack or NIC), slots
402  * are reserved in blocks through 'hwlease' which points
403  * to the next unused slot.
404  * On an Rx ring, hwlease is always after hwtail,
405  * and completions cause hwtail to advance.
406  * On a Tx ring, hwlease is always between cur and hwtail,
407  * and completions cause cur to advance.
408  *
409  * nm_kr_space() returns the maximum number of slots that
410  * can be assigned.
411  * nm_kr_lease() reserves the required number of buffers,
412  *    advances nkr_hwlease and also returns an entry in
413  *    a circular array where completions should be reported.
414  */
415
416
417
418 enum txrx { NR_RX = 0, NR_TX = 1 };
419
420 struct netmap_vp_adapter; // forward
421
422 /*
423  * The "struct netmap_adapter" extends the "struct adapter"
424  * (or equivalent) device descriptor.
425  * It contains all base fields needed to support netmap operation.
426  * There are in fact different types of netmap adapters
427  * (native, generic, VALE switch...) so a netmap_adapter is
428  * just the first field in the derived type.
429  */
430 struct netmap_adapter {
431         /*
432          * On linux we do not have a good way to tell if an interface
433          * is netmap-capable. So we always use the following trick:
434          * NA(ifp) points here, and the first entry (which hopefully
435          * always exists and is at least 32 bits) contains a magic
436          * value which we can use to detect that the interface is good.
437          */
438         uint32_t magic;
439         uint32_t na_flags;      /* enabled, and other flags */
440 #define NAF_SKIP_INTR   1       /* use the regular interrupt handler.
441                                  * useful during initialization
442                                  */
443 #define NAF_SW_ONLY     2       /* forward packets only to sw adapter */
444 #define NAF_BDG_MAYSLEEP 4      /* the bridge is allowed to sleep when
445                                  * forwarding packets coming from this
446                                  * interface
447                                  */
448 #define NAF_MEM_OWNER   8       /* the adapter is responsible for the
449                                  * deallocation of the memory allocator
450                                  */
451 #define NAF_NATIVE_ON   16      /* the adapter is native and the attached
452                                  * interface is in netmap mode.
453                                  * Virtual ports (vale, pipe, monitor...)
454                                  * should never use this flag.
455                                  */
456 #define NAF_NETMAP_ON   32      /* netmap is active (either native or
457                                  * emulated). Where possible (e.g. FreeBSD)
458                                  * IFCAP_NETMAP also mirrors this flag.
459                                  */
460 #define NAF_HOST_RINGS  64      /* the adapter supports the host rings */
461 #define NAF_FORCE_NATIVE 128    /* the adapter is always NATIVE */
462 #define NAF_BUSY        (1U<<31) /* the adapter is used internally and
463                                   * cannot be registered from userspace
464                                   */
465         int active_fds; /* number of user-space descriptors using this
466                          interface, which is equal to the number of
467                          struct netmap_if objs in the mapped region. */
468
469         u_int num_rx_rings; /* number of adapter receive rings */
470         u_int num_tx_rings; /* number of adapter transmit rings */
471
472         u_int num_tx_desc; /* number of descriptor in each queue */
473         u_int num_rx_desc;
474
475         /* tx_rings and rx_rings are private but allocated
476          * as a contiguous chunk of memory. Each array has
477          * N+1 entries, for the adapter queues and for the host queue.
478          */
479         struct netmap_kring *tx_rings; /* array of TX rings. */
480         struct netmap_kring *rx_rings; /* array of RX rings. */
481
482         void *tailroom;                /* space below the rings array */
483                                        /* (used for leases) */
484
485
486         NM_SELINFO_T tx_si, rx_si;      /* global wait queues */
487
488         /* count users of the global wait queues */
489         int tx_si_users, rx_si_users;
490
491         void *pdev; /* used to store pci device */
492
493         /* copy of if_qflush and if_transmit pointers, to intercept
494          * packets from the network stack when netmap is active.
495          */
496         int     (*if_transmit)(struct ifnet *, struct mbuf *);
497
498         /* copy of if_input for netmap_send_up() */
499         void     (*if_input)(struct ifnet *, struct mbuf *);
500
501         /* references to the ifnet and device routines, used by
502          * the generic netmap functions.
503          */
504         struct ifnet *ifp; /* adapter is ifp->if_softc */
505
506         /*---- callbacks for this netmap adapter -----*/
507         /*
508          * nm_dtor() is the cleanup routine called when destroying
509          *      the adapter.
510          *      Called with NMG_LOCK held.
511          *
512          * nm_register() is called on NIOCREGIF and close() to enter
513          *      or exit netmap mode on the NIC
514          *      Called with NNG_LOCK held.
515          *
516          * nm_txsync() pushes packets to the underlying hw/switch
517          *
518          * nm_rxsync() collects packets from the underlying hw/switch
519          *
520          * nm_config() returns configuration information from the OS
521          *      Called with NMG_LOCK held.
522          *
523          * nm_krings_create() create and init the tx_rings and
524          *      rx_rings arrays of kring structures. In particular,
525          *      set the nm_sync callbacks for each ring.
526          *      There is no need to also allocate the corresponding
527          *      netmap_rings, since netmap_mem_rings_create() will always
528          *      be called to provide the missing ones.
529          *      Called with NNG_LOCK held.
530          *
531          * nm_krings_delete() cleanup and delete the tx_rings and rx_rings
532          *      arrays
533          *      Called with NMG_LOCK held.
534          *
535          * nm_notify() is used to act after data have become available
536          *      (or the stopped state of the ring has changed)
537          *      For hw devices this is typically a selwakeup(),
538          *      but for NIC/host ports attached to a switch (or vice-versa)
539          *      we also need to invoke the 'txsync' code downstream.
540          */
541         void (*nm_dtor)(struct netmap_adapter *);
542
543         int (*nm_register)(struct netmap_adapter *, int onoff);
544
545         int (*nm_txsync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
546         int (*nm_rxsync)(struct netmap_kring *kring, int flags);
547 #define NAF_FORCE_READ    1
548 #define NAF_FORCE_RECLAIM 2
549         /* return configuration information */
550         int (*nm_config)(struct netmap_adapter *,
551                 u_int *txr, u_int *txd, u_int *rxr, u_int *rxd);
552         int (*nm_krings_create)(struct netmap_adapter *);
553         void (*nm_krings_delete)(struct netmap_adapter *);
554         int (*nm_notify)(struct netmap_adapter *,
555                 u_int ring, enum txrx, int flags);
556 #define NAF_DISABLE_NOTIFY 8    /* notify that the stopped state of the
557                                  * ring has changed (kring->nkr_stopped)
558                                  */
559
560 #ifdef WITH_VALE
561         /*
562          * nm_bdg_attach() initializes the na_vp field to point
563          *      to an adapter that can be attached to a VALE switch. If the
564          *      current adapter is already a VALE port, na_vp is simply a cast;
565          *      otherwise, na_vp points to a netmap_bwrap_adapter.
566          *      If applicable, this callback also initializes na_hostvp,
567          *      that can be used to connect the adapter host rings to the
568          *      switch.
569          *      Called with NMG_LOCK held.
570          *
571          * nm_bdg_ctl() is called on the actual attach/detach to/from
572          *      to/from the switch, to perform adapter-specific
573          *      initializations
574          *      Called with NMG_LOCK held.
575          */
576         int (*nm_bdg_attach)(const char *bdg_name, struct netmap_adapter *);
577         int (*nm_bdg_ctl)(struct netmap_adapter *, struct nmreq *, int);
578
579         /* adapter used to attach this adapter to a VALE switch (if any) */
580         struct netmap_vp_adapter *na_vp;
581         /* adapter used to attach the host rings of this adapter
582          * to a VALE switch (if any) */
583         struct netmap_vp_adapter *na_hostvp;
584 #endif
585
586         /* standard refcount to control the lifetime of the adapter
587          * (it should be equal to the lifetime of the corresponding ifp)
588          */
589         int na_refcount;
590
591         /* memory allocator (opaque)
592          * We also cache a pointer to the lut_entry for translating
593          * buffer addresses, and the total number of buffers.
594          */
595         struct netmap_mem_d *nm_mem;
596         struct lut_entry *na_lut;
597         uint32_t na_lut_objtotal;       /* max buffer index */
598         uint32_t na_lut_objsize;        /* buffer size */
599
600         /* additional information attached to this adapter
601          * by other netmap subsystems. Currently used by
602          * bwrap and LINUX/v1000.
603          */
604         void *na_private;
605
606 #ifdef WITH_PIPES
607         /* array of pipes that have this adapter as a parent */
608         struct netmap_pipe_adapter **na_pipes;
609         int na_next_pipe;       /* next free slot in the array */
610         int na_max_pipes;       /* size of the array */
611 #endif /* WITH_PIPES */
612
613         char name[64];
614 };
615
616
617 /*
618  * If the NIC is owned by the kernel
619  * (i.e., bridge), neither another bridge nor user can use it;
620  * if the NIC is owned by a user, only users can share it.
621  * Evaluation must be done under NMG_LOCK().
622  */
623 #define NETMAP_OWNED_BY_KERN(na)        ((na)->na_flags & NAF_BUSY)
624 #define NETMAP_OWNED_BY_ANY(na) \
625         (NETMAP_OWNED_BY_KERN(na) || ((na)->active_fds > 0))
626
627
628 /*
629  * derived netmap adapters for various types of ports
630  */
631 struct netmap_vp_adapter {      /* VALE software port */
632         struct netmap_adapter up;
633
634         /*
635          * Bridge support:
636          *
637          * bdg_port is the port number used in the bridge;
638          * na_bdg points to the bridge this NA is attached to.
639          */
640         int bdg_port;
641         struct nm_bridge *na_bdg;
642         int retry;
643
644         /* Offset of ethernet header for each packet. */
645         u_int virt_hdr_len;
646         /* Maximum Frame Size, used in bdg_mismatch_datapath() */
647         u_int mfs;
648 };
649
650
651 struct netmap_hw_adapter {      /* physical device */
652         struct netmap_adapter up;
653
654         struct net_device_ops nm_ndo;   // XXX linux only
655         struct ethtool_ops    nm_eto;   // XXX linux only
656         const struct ethtool_ops*   save_ethtool;
657
658         int (*nm_hw_register)(struct netmap_adapter *, int onoff);
659 };
660
661 #ifdef WITH_GENERIC
662 /* Mitigation support. */
663 struct nm_generic_mit {
664         struct hrtimer mit_timer;
665         int mit_pending;
666         int mit_ring_idx;  /* index of the ring being mitigated */
667         struct netmap_adapter *mit_na;  /* backpointer */
668 };
669
670 struct netmap_generic_adapter { /* emulated device */
671         struct netmap_hw_adapter up;
672
673         /* Pointer to a previously used netmap adapter. */
674         struct netmap_adapter *prev;
675
676         /* generic netmap adapters support:
677          * a net_device_ops struct overrides ndo_select_queue(),
678          * save_if_input saves the if_input hook (FreeBSD),
679          * mit implements rx interrupt mitigation,
680          */
681         struct net_device_ops generic_ndo;
682         void (*save_if_input)(struct ifnet *, struct mbuf *);
683
684         struct nm_generic_mit *mit;
685 #ifdef linux
686         netdev_tx_t (*save_start_xmit)(struct mbuf *, struct ifnet *);
687 #endif
688 };
689 #endif  /* WITH_GENERIC */
690
691 static __inline int
692 netmap_real_tx_rings(struct netmap_adapter *na)
693 {
694         return na->num_tx_rings + !!(na->na_flags & NAF_HOST_RINGS);
695 }
696
697 static __inline int
698 netmap_real_rx_rings(struct netmap_adapter *na)
699 {
700         return na->num_rx_rings + !!(na->na_flags & NAF_HOST_RINGS);
701 }
702
703 #ifdef WITH_VALE
704
705 /*
706  * Bridge wrapper for non VALE ports attached to a VALE switch.
707  *
708  * The real device must already have its own netmap adapter (hwna).
709  * The bridge wrapper and the hwna adapter share the same set of
710  * netmap rings and buffers, but they have two separate sets of
711  * krings descriptors, with tx/rx meanings swapped:
712  *
713  *                                  netmap
714  *           bwrap     krings       rings      krings      hwna
715  *         +------+   +------+     +-----+    +------+   +------+
716  *         |tx_rings->|      |\   /|     |----|      |<-tx_rings|
717  *         |      |   +------+ \ / +-----+    +------+   |      |
718  *         |      |             X                        |      |
719  *         |      |            / \                       |      |
720  *         |      |   +------+/   \+-----+    +------+   |      |
721  *         |rx_rings->|      |     |     |----|      |<-rx_rings|
722  *         |      |   +------+     +-----+    +------+   |      |
723  *         +------+                                      +------+
724  *
725  * - packets coming from the bridge go to the brwap rx rings,
726  *   which are also the hwna tx rings.  The bwrap notify callback
727  *   will then complete the hwna tx (see netmap_bwrap_notify).
728  *
729  * - packets coming from the outside go to the hwna rx rings,
730  *   which are also the bwrap tx rings.  The (overwritten) hwna
731  *   notify method will then complete the bridge tx
732  *   (see netmap_bwrap_intr_notify).
733  *
734  *   The bridge wrapper may optionally connect the hwna 'host' rings
735  *   to the bridge. This is done by using a second port in the
736  *   bridge and connecting it to the 'host' netmap_vp_adapter
737  *   contained in the netmap_bwrap_adapter. The brwap host adapter
738  *   cross-links the hwna host rings in the same way as shown above.
739  *
740  * - packets coming from the bridge and directed to the host stack
741  *   are handled by the bwrap host notify callback
742  *   (see netmap_bwrap_host_notify)
743  *
744  * - packets coming from the host stack are still handled by the
745  *   overwritten hwna notify callback (netmap_bwrap_intr_notify),
746  *   but are diverted to the host adapter depending on the ring number.
747  *
748  */
749 struct netmap_bwrap_adapter {
750         struct netmap_vp_adapter up;
751         struct netmap_vp_adapter host;  /* for host rings */
752         struct netmap_adapter *hwna;    /* the underlying device */
753
754         /* backup of the hwna notify callback */
755         int (*save_notify)(struct netmap_adapter *,
756                         u_int ring, enum txrx, int flags);
757         /* backup of the hwna memory allocator */
758         struct netmap_mem_d *save_nmd;
759
760         /*
761          * When we attach a physical interface to the bridge, we
762          * allow the controlling process to terminate, so we need
763          * a place to store the n_detmap_priv_d data structure.
764          * This is only done when physical interfaces
765          * are attached to a bridge.
766          */
767         struct netmap_priv_d *na_kpriv;
768 };
769 int netmap_bwrap_attach(const char *name, struct netmap_adapter *);
770
771
772 #endif /* WITH_VALE */
773
774 #ifdef WITH_PIPES
775
776 #define NM_MAXPIPES     64      /* max number of pipes per adapter */
777
778 struct netmap_pipe_adapter {
779         struct netmap_adapter up;
780
781         u_int id;       /* pipe identifier */
782         int role;       /* either NR_REG_PIPE_MASTER or NR_REG_PIPE_SLAVE */
783
784         struct netmap_adapter *parent; /* adapter that owns the memory */
785         struct netmap_pipe_adapter *peer; /* the other end of the pipe */
786         int peer_ref;           /* 1 iff we are holding a ref to the peer */
787
788         u_int parent_slot; /* index in the parent pipe array */
789 };
790
791 #endif /* WITH_PIPES */
792
793
794 /* return slots reserved to rx clients; used in drivers */
795 static inline uint32_t
796 nm_kr_rxspace(struct netmap_kring *k)
797 {
798         int space = k->nr_hwtail - k->nr_hwcur;
799         if (space < 0)
800                 space += k->nkr_num_slots;
801         ND("preserving %d rx slots %d -> %d", space, k->nr_hwcur, k->nr_hwtail);
802
803         return space;
804 }
805
806
807 /* True if no space in the tx ring. only valid after txsync_prologue */
808 static inline int
809 nm_kr_txempty(struct netmap_kring *kring)
810 {
811         return kring->rcur == kring->nr_hwtail;
812 }
813
814
815 /*
816  * protect against multiple threads using the same ring.
817  * also check that the ring has not been stopped.
818  * We only care for 0 or !=0 as a return code.
819  */
820 #define NM_KR_BUSY      1
821 #define NM_KR_STOPPED   2
822
823
824 static __inline void nm_kr_put(struct netmap_kring *kr)
825 {
826         NM_ATOMIC_CLEAR(&kr->nr_busy);
827 }
828
829
830 static __inline int nm_kr_tryget(struct netmap_kring *kr)
831 {
832         /* check a first time without taking the lock
833          * to avoid starvation for nm_kr_get()
834          */
835         if (unlikely(kr->nkr_stopped)) {
836                 ND("ring %p stopped (%d)", kr, kr->nkr_stopped);
837                 return NM_KR_STOPPED;
838         }
839         if (unlikely(NM_ATOMIC_TEST_AND_SET(&kr->nr_busy)))
840                 return NM_KR_BUSY;
841         /* check a second time with lock held */
842         if (unlikely(kr->nkr_stopped)) {
843                 ND("ring %p stopped (%d)", kr, kr->nkr_stopped);
844                 nm_kr_put(kr);
845                 return NM_KR_STOPPED;
846         }
847         return 0;
848 }
849
850
851 /*
852  * The following functions are used by individual drivers to
853  * support netmap operation.
854  *
855  * netmap_attach() initializes a struct netmap_adapter, allocating the
856  *      struct netmap_ring's and the struct selinfo.
857  *
858  * netmap_detach() frees the memory allocated by netmap_attach().
859  *
860  * netmap_transmit() replaces the if_transmit routine of the interface,
861  *      and is used to intercept packets coming from the stack.
862  *
863  * netmap_load_map/netmap_reload_map are helper routines to set/reset
864  *      the dmamap for a packet buffer
865  *
866  * netmap_reset() is a helper routine to be called in the hw driver
867  *      when reinitializing a ring. It should not be called by
868  *      virtual ports (vale, pipes, monitor)
869  */
870 int netmap_attach(struct netmap_adapter *);
871 void netmap_detach(struct ifnet *);
872 int netmap_transmit(struct ifnet *, struct mbuf *);
873 struct netmap_slot *netmap_reset(struct netmap_adapter *na,
874         enum txrx tx, u_int n, u_int new_cur);
875 int netmap_ring_reinit(struct netmap_kring *);
876
877 /* default functions to handle rx/tx interrupts */
878 int netmap_rx_irq(struct ifnet *, u_int, u_int *);
879 #define netmap_tx_irq(_n, _q) netmap_rx_irq(_n, _q, NULL)
880 void netmap_common_irq(struct ifnet *, u_int, u_int *work_done);
881
882
883 #ifdef WITH_VALE
884 /* functions used by external modules to interface with VALE */
885 #define netmap_vp_to_ifp(_vp)   ((_vp)->up.ifp)
886 #define netmap_ifp_to_vp(_ifp)  (NA(_ifp)->na_vp)
887 #define netmap_ifp_to_host_vp(_ifp) (NA(_ifp)->na_hostvp)
888 #define netmap_bdg_idx(_vp)     ((_vp)->bdg_port)
889 const char *netmap_bdg_name(struct netmap_vp_adapter *);
890 #else /* !WITH_VALE */
891 #define netmap_vp_to_ifp(_vp)   NULL
892 #define netmap_ifp_to_vp(_ifp)  NULL
893 #define netmap_ifp_to_host_vp(_ifp) NULL
894 #define netmap_bdg_idx(_vp)     -1
895 #define netmap_bdg_name(_vp)    NULL
896 #endif /* WITH_VALE */
897
898 static inline int
899 nm_native_on(struct netmap_adapter *na)
900 {
901         return na && na->na_flags & NAF_NATIVE_ON;
902 }
903
904 static inline int
905 nm_netmap_on(struct netmap_adapter *na)
906 {
907         return na && na->na_flags & NAF_NETMAP_ON;
908 }
909
910 /* set/clear native flags and if_transmit/netdev_ops */
911 static inline void
912 nm_set_native_flags(struct netmap_adapter *na)
913 {
914         struct ifnet *ifp = na->ifp;
915
916         na->na_flags |= (NAF_NATIVE_ON | NAF_NETMAP_ON);
917 #ifdef IFCAP_NETMAP /* or FreeBSD ? */
918         ifp->if_capenable |= IFCAP_NETMAP;
919 #endif
920 #ifdef __FreeBSD__
921         na->if_transmit = ifp->if_transmit;
922         ifp->if_transmit = netmap_transmit;
923 #else
924         na->if_transmit = (void *)ifp->netdev_ops;
925         ifp->netdev_ops = &((struct netmap_hw_adapter *)na)->nm_ndo;
926         ((struct netmap_hw_adapter *)na)->save_ethtool = ifp->ethtool_ops;
927         ifp->ethtool_ops = &((struct netmap_hw_adapter*)na)->nm_eto;
928 #endif
929 }
930
931
932 static inline void
933 nm_clear_native_flags(struct netmap_adapter *na)
934 {
935         struct ifnet *ifp = na->ifp;
936
937 #ifdef __FreeBSD__
938         ifp->if_transmit = na->if_transmit;
939 #else
940         ifp->netdev_ops = (void *)na->if_transmit;
941         ifp->ethtool_ops = ((struct netmap_hw_adapter*)na)->save_ethtool;
942 #endif
943         na->na_flags &= ~(NAF_NATIVE_ON | NAF_NETMAP_ON);
944 #ifdef IFCAP_NETMAP /* or FreeBSD ? */
945         ifp->if_capenable &= ~IFCAP_NETMAP;
946 #endif
947 }
948
949
950 /*
951  * validates parameters in the ring/kring, returns a value for head
952  * If any error, returns ring_size to force a reinit.
953  */
954 uint32_t nm_txsync_prologue(struct netmap_kring *);
955
956
957 /*
958  * validates parameters in the ring/kring, returns a value for head,
959  * and the 'reserved' value in the argument.
960  * If any error, returns ring_size lim to force a reinit.
961  */
962 uint32_t nm_rxsync_prologue(struct netmap_kring *);
963
964
965 /*
966  * update kring and ring at the end of txsync.
967  */
968 static inline void
969 nm_txsync_finalize(struct netmap_kring *kring)
970 {
971         /* update ring tail to what the kernel knows */
972         kring->ring->tail = kring->rtail = kring->nr_hwtail;
973
974         /* note, head/rhead/hwcur might be behind cur/rcur
975          * if no carrier
976          */
977         ND(5, "%s now hwcur %d hwtail %d head %d cur %d tail %d",
978                 kring->name, kring->nr_hwcur, kring->nr_hwtail,
979                 kring->rhead, kring->rcur, kring->rtail);
980 }
981
982
983 /*
984  * update kring and ring at the end of rxsync
985  */
986 static inline void
987 nm_rxsync_finalize(struct netmap_kring *kring)
988 {
989         /* tell userspace that there might be new packets */
990         //struct netmap_ring *ring = kring->ring;
991         ND("head %d cur %d tail %d -> %d", ring->head, ring->cur, ring->tail,
992                 kring->nr_hwtail);
993         kring->ring->tail = kring->rtail = kring->nr_hwtail;
994         /* make a copy of the state for next round */
995         kring->rhead = kring->ring->head;
996         kring->rcur = kring->ring->cur;
997 }
998
999
1000 /* check/fix address and len in tx rings */
1001 #if 1 /* debug version */
1002 #define NM_CHECK_ADDR_LEN(_na, _a, _l)  do {                            \
1003         if (_a == NETMAP_BUF_BASE(_na) || _l > NETMAP_BUF_SIZE(_na)) {  \
1004                 RD(5, "bad addr/len ring %d slot %d idx %d len %d",     \
1005                         kring->ring_id, nm_i, slot->buf_idx, len);      \
1006                 if (_l > NETMAP_BUF_SIZE(_na))                          \
1007                         _l = NETMAP_BUF_SIZE(_na);                      \
1008         } } while (0)
1009 #else /* no debug version */
1010 #define NM_CHECK_ADDR_LEN(_na, _a, _l)  do {                            \
1011                 if (_l > NETMAP_BUF_SIZE(_na))                          \
1012                         _l = NETMAP_BUF_SIZE(_na);                      \
1013         } while (0)
1014 #endif
1015
1016
1017 /*---------------------------------------------------------------*/
1018 /*
1019  * Support routines used by netmap subsystems
1020  * (native drivers, VALE, generic, pipes, monitors, ...)
1021  */
1022
1023
1024 /* common routine for all functions that create a netmap adapter. It performs
1025  * two main tasks:
1026  * - if the na points to an ifp, mark the ifp as netmap capable
1027  *   using na as its native adapter;
1028  * - provide defaults for the setup callbacks and the memory allocator
1029  */
1030 int netmap_attach_common(struct netmap_adapter *);
1031 /* common actions to be performed on netmap adapter destruction */
1032 void netmap_detach_common(struct netmap_adapter *);
1033 /* fill priv->np_[tr]xq{first,last} using the ringid and flags information
1034  * coming from a struct nmreq
1035  */
1036 int netmap_interp_ringid(struct netmap_priv_d *priv, uint16_t ringid, uint32_t flags);
1037 /* update the ring parameters (number and size of tx and rx rings).
1038  * It calls the nm_config callback, if available.
1039  */
1040 int netmap_update_config(struct netmap_adapter *na);
1041 /* create and initialize the common fields of the krings array.
1042  * using the information that must be already available in the na.
1043  * tailroom can be used to request the allocation of additional
1044  * tailroom bytes after the krings array. This is used by
1045  * netmap_vp_adapter's (i.e., VALE ports) to make room for
1046  * leasing-related data structures
1047  */
1048 int netmap_krings_create(struct netmap_adapter *na, u_int tailroom);
1049 /* deletes the kring array of the adapter. The array must have
1050  * been created using netmap_krings_create
1051  */
1052 void netmap_krings_delete(struct netmap_adapter *na);
1053
1054 /* set the stopped/enabled status of ring
1055  * When stopping, they also wait for all current activity on the ring to
1056  * terminate. The status change is then notified using the na nm_notify
1057  * callback.
1058  */
1059 void netmap_set_txring(struct netmap_adapter *, u_int ring_id, int stopped);
1060 void netmap_set_rxring(struct netmap_adapter *, u_int ring_id, int stopped);
1061 /* set the stopped/enabled status of all rings of the adapter. */
1062 void netmap_set_all_rings(struct netmap_adapter *, int stopped);
1063 /* convenience wrappers for netmap_set_all_rings, used in drivers */
1064 void netmap_disable_all_rings(struct ifnet *);
1065 void netmap_enable_all_rings(struct ifnet *);
1066
1067 int netmap_rxsync_from_host(struct netmap_adapter *na, struct thread *td, void *pwait);
1068
1069 struct netmap_if *
1070 netmap_do_regif(struct netmap_priv_d *priv, struct netmap_adapter *na,
1071         uint16_t ringid, uint32_t flags, int *err);
1072
1073
1074
1075 u_int nm_bound_var(u_int *v, u_int dflt, u_int lo, u_int hi, const char *msg);
1076 int netmap_get_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1077 int netmap_get_hw_na(struct ifnet *ifp, struct netmap_adapter **na);
1078
1079
1080 #ifdef WITH_VALE
1081 /*
1082  * The following bridge-related functions are used by other
1083  * kernel modules.
1084  *
1085  * VALE only supports unicast or broadcast. The lookup
1086  * function can return 0 .. NM_BDG_MAXPORTS-1 for regular ports,
1087  * NM_BDG_MAXPORTS for broadcast, NM_BDG_MAXPORTS+1 for unknown.
1088  * XXX in practice "unknown" might be handled same as broadcast.
1089  */
1090 typedef u_int (*bdg_lookup_fn_t)(struct nm_bdg_fwd *ft, uint8_t *ring_nr,
1091                 const struct netmap_vp_adapter *);
1092 typedef int (*bdg_config_fn_t)(struct nm_ifreq *);
1093 typedef void (*bdg_dtor_fn_t)(const struct netmap_vp_adapter *);
1094 struct netmap_bdg_ops {
1095         bdg_lookup_fn_t lookup;
1096         bdg_config_fn_t config;
1097         bdg_dtor_fn_t   dtor;
1098 };
1099
1100 u_int netmap_bdg_learning(struct nm_bdg_fwd *ft, uint8_t *dst_ring,
1101                 const struct netmap_vp_adapter *);
1102
1103 #define NM_BDG_MAXPORTS         254     /* up to 254 */
1104 #define NM_BDG_BROADCAST        NM_BDG_MAXPORTS
1105 #define NM_BDG_NOPORT           (NM_BDG_MAXPORTS+1)
1106
1107 #define NM_NAME                 "vale"  /* prefix for bridge port name */
1108
1109 /* these are redefined in case of no VALE support */
1110 int netmap_get_bdg_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1111 void netmap_init_bridges(void);
1112 int netmap_bdg_ctl(struct nmreq *nmr, struct netmap_bdg_ops *bdg_ops);
1113 int netmap_bdg_config(struct nmreq *nmr);
1114
1115 #else /* !WITH_VALE */
1116 #define netmap_get_bdg_na(_1, _2, _3)   0
1117 #define netmap_init_bridges(_1)
1118 #define netmap_bdg_ctl(_1, _2)  EINVAL
1119 #endif /* !WITH_VALE */
1120
1121 #ifdef WITH_PIPES
1122 /* max number of pipes per device */
1123 #define NM_MAXPIPES     64      /* XXX how many? */
1124 /* in case of no error, returns the actual number of pipes in nmr->nr_arg1 */
1125 int netmap_pipe_alloc(struct netmap_adapter *, struct nmreq *nmr);
1126 void netmap_pipe_dealloc(struct netmap_adapter *);
1127 int netmap_get_pipe_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1128 #else /* !WITH_PIPES */
1129 #define NM_MAXPIPES     0
1130 #define netmap_pipe_alloc(_1, _2)       EOPNOTSUPP
1131 #define netmap_pipe_dealloc(_1)
1132 #define netmap_get_pipe_na(_1, _2, _3)  0
1133 #endif
1134
1135 #ifdef WITH_MONITOR
1136 int netmap_get_monitor_na(struct nmreq *nmr, struct netmap_adapter **na, int create);
1137 #else
1138 #define netmap_get_monitor_na(_1, _2, _3) 0
1139 #endif
1140
1141 /* Various prototypes */
1142 int netmap_poll(struct cdev *dev, int events, struct thread *td);
1143 int netmap_init(void);
1144 void netmap_fini(void);
1145 int netmap_get_memory(struct netmap_priv_d* p);
1146 void netmap_dtor(void *data);
1147 int netmap_dtor_locked(struct netmap_priv_d *priv);
1148
1149 int netmap_ioctl(struct cdev *dev, u_long cmd, caddr_t data, int fflag, struct thread *td);
1150
1151 /* netmap_adapter creation/destruction */
1152
1153 // #define NM_DEBUG_PUTGET 1
1154
1155 #ifdef NM_DEBUG_PUTGET
1156
1157 #define NM_DBG(f) __##f
1158
1159 void __netmap_adapter_get(struct netmap_adapter *na);
1160
1161 #define netmap_adapter_get(na)                          \
1162         do {                                            \
1163                 struct netmap_adapter *__na = na;       \
1164                 D("getting %p:%s (%d)", __na, (__na)->name, (__na)->na_refcount);       \
1165                 __netmap_adapter_get(__na);             \
1166         } while (0)
1167
1168 int __netmap_adapter_put(struct netmap_adapter *na);
1169
1170 #define netmap_adapter_put(na)                          \
1171         ({                                              \
1172                 struct netmap_adapter *__na = na;       \
1173                 D("putting %p:%s (%d)", __na, (__na)->name, (__na)->na_refcount);       \
1174                 __netmap_adapter_put(__na);             \
1175         })
1176
1177 #else /* !NM_DEBUG_PUTGET */
1178
1179 #define NM_DBG(f) f
1180 void netmap_adapter_get(struct netmap_adapter *na);
1181 int netmap_adapter_put(struct netmap_adapter *na);
1182
1183 #endif /* !NM_DEBUG_PUTGET */
1184
1185
1186 /*
1187  * module variables
1188  */
1189 #define NETMAP_BUF_BASE(na)     ((na)->na_lut[0].vaddr)
1190 #define NETMAP_BUF_SIZE(na)     ((na)->na_lut_objsize)
1191 extern int netmap_mitigate;     // XXX not really used
1192 extern int netmap_no_pendintr;
1193 extern int netmap_verbose;      // XXX debugging
1194 enum {                                  /* verbose flags */
1195         NM_VERB_ON = 1,                 /* generic verbose */
1196         NM_VERB_HOST = 0x2,             /* verbose host stack */
1197         NM_VERB_RXSYNC = 0x10,          /* verbose on rxsync/txsync */
1198         NM_VERB_TXSYNC = 0x20,
1199         NM_VERB_RXINTR = 0x100,         /* verbose on rx/tx intr (driver) */
1200         NM_VERB_TXINTR = 0x200,
1201         NM_VERB_NIC_RXSYNC = 0x1000,    /* verbose on rx/tx intr (driver) */
1202         NM_VERB_NIC_TXSYNC = 0x2000,
1203 };
1204
1205 extern int netmap_txsync_retry;
1206 extern int netmap_generic_mit;
1207 extern int netmap_generic_ringsize;
1208 extern int netmap_generic_rings;
1209
1210 /*
1211  * NA returns a pointer to the struct netmap adapter from the ifp,
1212  * WNA is used to write it.
1213  */
1214 #define NA(_ifp)        ((struct netmap_adapter *)WNA(_ifp))
1215
1216 /*
1217  * Macros to determine if an interface is netmap capable or netmap enabled.
1218  * See the magic field in struct netmap_adapter.
1219  */
1220 #ifdef __FreeBSD__
1221 /*
1222  * on FreeBSD just use if_capabilities and if_capenable.
1223  */
1224 #define NETMAP_CAPABLE(ifp)     (NA(ifp) &&             \
1225         (ifp)->if_capabilities & IFCAP_NETMAP )
1226
1227 #define NETMAP_SET_CAPABLE(ifp)                         \
1228         (ifp)->if_capabilities |= IFCAP_NETMAP
1229
1230 #else   /* linux */
1231
1232 /*
1233  * on linux:
1234  * we check if NA(ifp) is set and its first element has a related
1235  * magic value. The capenable is within the struct netmap_adapter.
1236  */
1237 #define NETMAP_MAGIC    0x52697a7a
1238
1239 #define NETMAP_CAPABLE(ifp)     (NA(ifp) &&             \
1240         ((uint32_t)(uintptr_t)NA(ifp) ^ NA(ifp)->magic) == NETMAP_MAGIC )
1241
1242 #define NETMAP_SET_CAPABLE(ifp)                         \
1243         NA(ifp)->magic = ((uint32_t)(uintptr_t)NA(ifp)) ^ NETMAP_MAGIC
1244
1245 #endif  /* linux */
1246
1247 #ifdef __FreeBSD__
1248
1249 /* Assigns the device IOMMU domain to an allocator.
1250  * Returns -ENOMEM in case the domain is different */
1251 #define nm_iommu_group_id(dev) (0)
1252
1253 /* Callback invoked by the dma machinery after a successful dmamap_load */
1254 static void netmap_dmamap_cb(__unused void *arg,
1255     __unused bus_dma_segment_t * segs, __unused int nseg, __unused int error)
1256 {
1257 }
1258
1259 /* bus_dmamap_load wrapper: call aforementioned function if map != NULL.
1260  * XXX can we do it without a callback ?
1261  */
1262 static inline void
1263 netmap_load_map(struct netmap_adapter *na,
1264         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1265 {
1266         if (map)
1267                 bus_dmamap_load(tag, map, buf, NETMAP_BUF_SIZE(na),
1268                     netmap_dmamap_cb, NULL, BUS_DMA_NOWAIT);
1269 }
1270
1271 static inline void
1272 netmap_unload_map(struct netmap_adapter *na,
1273         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map)
1274 {
1275         if (map)
1276                 bus_dmamap_unload(tag, map);
1277 }
1278
1279 /* update the map when a buffer changes. */
1280 static inline void
1281 netmap_reload_map(struct netmap_adapter *na,
1282         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1283 {
1284         if (map) {
1285                 bus_dmamap_unload(tag, map);
1286                 bus_dmamap_load(tag, map, buf, NETMAP_BUF_SIZE(na),
1287                     netmap_dmamap_cb, NULL, BUS_DMA_NOWAIT);
1288         }
1289 }
1290
1291 #else /* linux */
1292
1293 int nm_iommu_group_id(bus_dma_tag_t dev);
1294 extern size_t     netmap_mem_get_bufsize(struct netmap_mem_d *);
1295 #include <linux/dma-mapping.h>
1296
1297 static inline void
1298 netmap_load_map(struct netmap_adapter *na,
1299         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1300 {
1301         if (map) {
1302                 *map = dma_map_single(na->pdev, buf, netmap_mem_get_bufsize(na->nm_mem),
1303                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1304         }
1305 }
1306
1307 static inline void
1308 netmap_unload_map(struct netmap_adapter *na,
1309         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map)
1310 {
1311         u_int sz = netmap_mem_get_bufsize(na->nm_mem);
1312
1313         if (*map) {
1314                 dma_unmap_single(na->pdev, *map, sz,
1315                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1316         }
1317 }
1318
1319 static inline void
1320 netmap_reload_map(struct netmap_adapter *na,
1321         bus_dma_tag_t tag, bus_dmamap_t map, void *buf)
1322 {
1323         u_int sz = netmap_mem_get_bufsize(na->nm_mem);
1324
1325         if (*map) {
1326                 dma_unmap_single(na->pdev, *map, sz,
1327                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1328         }
1329
1330         *map = dma_map_single(na->pdev, buf, sz,
1331                                 DMA_BIDIRECTIONAL);
1332 }
1333
1334 /*
1335  * XXX How do we redefine these functions:
1336  *
1337  * on linux we need
1338  *      dma_map_single(&pdev->dev, virt_addr, len, direction)
1339  *      dma_unmap_single(&adapter->pdev->dev, phys_addr, len, direction
1340  * The len can be implicit (on netmap it is NETMAP_BUF_SIZE)
1341  * unfortunately the direction is not, so we need to change
1342  * something to have a cross API
1343  */
1344
1345 #if 0
1346         struct e1000_buffer *buffer_info =  &tx_ring->buffer_info[l];
1347         /* set time_stamp *before* dma to help avoid a possible race */
1348         buffer_info->time_stamp = jiffies;
1349         buffer_info->mapped_as_page = false;
1350         buffer_info->length = len;
1351         //buffer_info->next_to_watch = l;
1352         /* reload dma map */
1353         dma_unmap_single(&adapter->pdev->dev, buffer_info->dma,
1354                         NETMAP_BUF_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
1355         buffer_info->dma = dma_map_single(&adapter->pdev->dev,
1356                         addr, NETMAP_BUF_SIZE, DMA_TO_DEVICE);
1357
1358         if (dma_mapping_error(&adapter->pdev->dev, buffer_info->dma)) {
1359                 D("dma mapping error");
1360                 /* goto dma_error; See e1000_put_txbuf() */
1361                 /* XXX reset */
1362         }
1363         tx_desc->buffer_addr = htole64(buffer_info->dma); //XXX
1364
1365 #endif
1366
1367 /*
1368  * The bus_dmamap_sync() can be one of wmb() or rmb() depending on direction.
1369  */
1370 #define bus_dmamap_sync(_a, _b, _c)
1371
1372 #endif /* linux */
1373
1374
1375 /*
1376  * functions to map NIC to KRING indexes (n2k) and vice versa (k2n)
1377  */
1378 static inline int
1379 netmap_idx_n2k(struct netmap_kring *kr, int idx)
1380 {
1381         int n = kr->nkr_num_slots;
1382         idx += kr->nkr_hwofs;
1383         if (idx < 0)
1384                 return idx + n;
1385         else if (idx < n)
1386                 return idx;
1387         else
1388                 return idx - n;
1389 }
1390
1391
1392 static inline int
1393 netmap_idx_k2n(struct netmap_kring *kr, int idx)
1394 {
1395         int n = kr->nkr_num_slots;
1396         idx -= kr->nkr_hwofs;
1397         if (idx < 0)
1398                 return idx + n;
1399         else if (idx < n)
1400                 return idx;
1401         else
1402                 return idx - n;
1403 }
1404
1405
1406 /* Entries of the look-up table. */
1407 struct lut_entry {
1408         void *vaddr;            /* virtual address. */
1409         vm_paddr_t paddr;       /* physical address. */
1410 };
1411
1412 struct netmap_obj_pool;
1413
1414 /*
1415  * NMB return the virtual address of a buffer (buffer 0 on bad index)
1416  * PNMB also fills the physical address
1417  */
1418 static inline void *
1419 NMB(struct netmap_adapter *na, struct netmap_slot *slot)
1420 {
1421         struct lut_entry *lut = na->na_lut;
1422         uint32_t i = slot->buf_idx;
1423         return (unlikely(i >= na->na_lut_objtotal)) ?
1424                 lut[0].vaddr : lut[i].vaddr;
1425 }
1426
1427 static inline void *
1428 PNMB(struct netmap_adapter *na, struct netmap_slot *slot, uint64_t *pp)
1429 {
1430         uint32_t i = slot->buf_idx;
1431         struct lut_entry *lut = na->na_lut;
1432         void *ret = (i >= na->na_lut_objtotal) ? lut[0].vaddr : lut[i].vaddr;
1433
1434         *pp = (i >= na->na_lut_objtotal) ? lut[0].paddr : lut[i].paddr;
1435         return ret;
1436 }
1437
1438 /* Generic version of NMB, which uses device-specific memory. */
1439
1440
1441
1442 void netmap_txsync_to_host(struct netmap_adapter *na);
1443
1444
1445 /*
1446  * Structure associated to each thread which registered an interface.
1447  *
1448  * The first 4 fields of this structure are written by NIOCREGIF and
1449  * read by poll() and NIOC?XSYNC.
1450  *
1451  * There is low contention among writers (a correct user program
1452  * should have none) and among writers and readers, so we use a
1453  * single global lock to protect the structure initialization;
1454  * since initialization involves the allocation of memory,
1455  * we reuse the memory allocator lock.
1456  *
1457  * Read access to the structure is lock free. Readers must check that
1458  * np_nifp is not NULL before using the other fields.
1459  * If np_nifp is NULL initialization has not been performed,
1460  * so they should return an error to userspace.
1461  *
1462  * The ref_done field is used to regulate access to the refcount in the
1463  * memory allocator. The refcount must be incremented at most once for
1464  * each open("/dev/netmap"). The increment is performed by the first
1465  * function that calls netmap_get_memory() (currently called by
1466  * mmap(), NIOCGINFO and NIOCREGIF).
1467  * If the refcount is incremented, it is then decremented when the
1468  * private structure is destroyed.
1469  */
1470 struct netmap_priv_d {
1471         struct netmap_if * volatile np_nifp;    /* netmap if descriptor. */
1472
1473         struct netmap_adapter   *np_na;
1474         uint32_t        np_flags;       /* from the ioctl */
1475         u_int           np_txqfirst, np_txqlast; /* range of tx rings to scan */
1476         u_int           np_rxqfirst, np_rxqlast; /* range of rx rings to scan */
1477         uint16_t        np_txpoll;      /* XXX and also np_rxpoll ? */
1478
1479         struct netmap_mem_d     *np_mref;       /* use with NMG_LOCK held */
1480         /* np_refcount is only used on FreeBSD */
1481         int             np_refcount;    /* use with NMG_LOCK held */
1482
1483         /* pointers to the selinfo to be used for selrecord.
1484          * Either the local or the global one depending on the
1485          * number of rings.
1486          */
1487         NM_SELINFO_T *np_rxsi, *np_txsi;
1488         struct thread   *np_td;         /* kqueue, just debugging */
1489 };
1490
1491 #ifdef WITH_MONITOR
1492
1493 struct netmap_monitor_adapter {
1494         struct netmap_adapter up;
1495
1496         struct netmap_priv_d priv;
1497         uint32_t flags;
1498 };
1499
1500 #endif /* WITH_MONITOR */
1501
1502
1503 #ifdef WITH_GENERIC
1504 /*
1505  * generic netmap emulation for devices that do not have
1506  * native netmap support.
1507  */
1508 int generic_netmap_attach(struct ifnet *ifp);
1509
1510 int netmap_catch_rx(struct netmap_adapter *na, int intercept);
1511 void generic_rx_handler(struct ifnet *ifp, struct mbuf *m);;
1512 void netmap_catch_tx(struct netmap_generic_adapter *na, int enable);
1513 int generic_xmit_frame(struct ifnet *ifp, struct mbuf *m, void *addr, u_int len, u_int ring_nr);
1514 int generic_find_num_desc(struct ifnet *ifp, u_int *tx, u_int *rx);
1515 void generic_find_num_queues(struct ifnet *ifp, u_int *txq, u_int *rxq);
1516
1517 //#define RATE_GENERIC  /* Enables communication statistics for generic. */
1518 #ifdef RATE_GENERIC
1519 void generic_rate(int txp, int txs, int txi, int rxp, int rxs, int rxi);
1520 #else
1521 #define generic_rate(txp, txs, txi, rxp, rxs, rxi)
1522 #endif
1523
1524 /*
1525  * netmap_mitigation API. This is used by the generic adapter
1526  * to reduce the number of interrupt requests/selwakeup
1527  * to clients on incoming packets.
1528  */
1529 void netmap_mitigation_init(struct nm_generic_mit *mit, int idx,
1530                                 struct netmap_adapter *na);
1531 void netmap_mitigation_start(struct nm_generic_mit *mit);
1532 void netmap_mitigation_restart(struct nm_generic_mit *mit);
1533 int netmap_mitigation_active(struct nm_generic_mit *mit);
1534 void netmap_mitigation_cleanup(struct nm_generic_mit *mit);
1535 #endif /* WITH_GENERIC */
1536
1537
1538
1539 /* Shared declarations for the VALE switch. */
1540
1541 /*
1542  * Each transmit queue accumulates a batch of packets into
1543  * a structure before forwarding. Packets to the same
1544  * destination are put in a list using ft_next as a link field.
1545  * ft_frags and ft_next are valid only on the first fragment.
1546  */
1547 struct nm_bdg_fwd {     /* forwarding entry for a bridge */
1548         void *ft_buf;           /* netmap or indirect buffer */
1549         uint8_t ft_frags;       /* how many fragments (only on 1st frag) */
1550         uint8_t _ft_port;       /* dst port (unused) */
1551         uint16_t ft_flags;      /* flags, e.g. indirect */
1552         uint16_t ft_len;        /* src fragment len */
1553         uint16_t ft_next;       /* next packet to same destination */
1554 };
1555
1556 /* struct 'virtio_net_hdr' from linux. */
1557 struct nm_vnet_hdr {
1558 #define VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM     1       /* Use csum_start, csum_offset */
1559 #define VIRTIO_NET_HDR_F_DATA_VALID    2        /* Csum is valid */
1560     uint8_t flags;
1561 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE         0       /* Not a GSO frame */
1562 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV4        1       /* GSO frame, IPv4 TCP (TSO) */
1563 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_UDP          3       /* GSO frame, IPv4 UDP (UFO) */
1564 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_TCPV6        4       /* GSO frame, IPv6 TCP */
1565 #define VIRTIO_NET_HDR_GSO_ECN          0x80    /* TCP has ECN set */
1566     uint8_t gso_type;
1567     uint16_t hdr_len;
1568     uint16_t gso_size;
1569     uint16_t csum_start;
1570     uint16_t csum_offset;
1571 };
1572
1573 #define WORST_CASE_GSO_HEADER   (14+40+60)  /* IPv6 + TCP */
1574
1575 /* Private definitions for IPv4, IPv6, UDP and TCP headers. */
1576
1577 struct nm_iphdr {
1578         uint8_t         version_ihl;
1579         uint8_t         tos;
1580         uint16_t        tot_len;
1581         uint16_t        id;
1582         uint16_t        frag_off;
1583         uint8_t         ttl;
1584         uint8_t         protocol;
1585         uint16_t        check;
1586         uint32_t        saddr;
1587         uint32_t        daddr;
1588         /*The options start here. */
1589 };
1590
1591 struct nm_tcphdr {
1592         uint16_t        source;
1593         uint16_t        dest;
1594         uint32_t        seq;
1595         uint32_t        ack_seq;
1596         uint8_t         doff;  /* Data offset + Reserved */
1597         uint8_t         flags;
1598         uint16_t        window;
1599         uint16_t        check;
1600         uint16_t        urg_ptr;
1601 };
1602
1603 struct nm_udphdr {
1604         uint16_t        source;
1605         uint16_t        dest;
1606         uint16_t        len;
1607         uint16_t        check;
1608 };
1609
1610 struct nm_ipv6hdr {
1611         uint8_t         priority_version;
1612         uint8_t         flow_lbl[3];
1613
1614         uint16_t        payload_len;
1615         uint8_t         nexthdr;
1616         uint8_t         hop_limit;
1617
1618         uint8_t         saddr[16];
1619         uint8_t         daddr[16];
1620 };
1621
1622 /* Type used to store a checksum (in host byte order) that hasn't been
1623  * folded yet.
1624  */
1625 #define rawsum_t uint32_t
1626
1627 rawsum_t nm_csum_raw(uint8_t *data, size_t len, rawsum_t cur_sum);
1628 uint16_t nm_csum_ipv4(struct nm_iphdr *iph);
1629 void nm_csum_tcpudp_ipv4(struct nm_iphdr *iph, void *data,
1630                       size_t datalen, uint16_t *check);
1631 void nm_csum_tcpudp_ipv6(struct nm_ipv6hdr *ip6h, void *data,
1632                       size_t datalen, uint16_t *check);
1633 uint16_t nm_csum_fold(rawsum_t cur_sum);
1634
1635 void bdg_mismatch_datapath(struct netmap_vp_adapter *na,
1636                            struct netmap_vp_adapter *dst_na,
1637                            struct nm_bdg_fwd *ft_p, struct netmap_ring *ring,
1638                            u_int *j, u_int lim, u_int *howmany);
1639
1640 /* persistent virtual port routines */
1641 int nm_vi_persist(const char *, struct ifnet **);
1642 void nm_vi_detach(struct ifnet *);
1643 void nm_vi_init_index(void);
1644
1645 #endif /* _NET_NETMAP_KERN_H_ */