xref: /linux/drivers/virtio/virtio_vdpa.c (revision 6e7fd890f1d6ac83805409e9c346240de2705584)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * VIRTIO based driver for vDPA device
4  *
5  * Copyright (c) 2020, Red Hat. All rights reserved.
6  *     Author: Jason Wang <jasowang@redhat.com>
7  *
8  */
9 
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/module.h>
12 #include <linux/device.h>
13 #include <linux/kernel.h>
14 #include <linux/slab.h>
15 #include <linux/uuid.h>
16 #include <linux/group_cpus.h>
17 #include <linux/virtio.h>
18 #include <linux/vdpa.h>
19 #include <linux/virtio_config.h>
20 #include <linux/virtio_ring.h>
21 
22 #define MOD_VERSION  "0.1"
23 #define MOD_AUTHOR   "Jason Wang <jasowang@redhat.com>"
24 #define MOD_DESC     "vDPA bus driver for virtio devices"
25 #define MOD_LICENSE  "GPL v2"
26 
27 struct virtio_vdpa_device {
28 	struct virtio_device vdev;
29 	struct vdpa_device *vdpa;
30 	u64 features;
31 
32 	/* The lock to protect virtqueue list */
33 	spinlock_t lock;
34 	/* List of virtio_vdpa_vq_info */
35 	struct list_head virtqueues;
36 };
37 
38 struct virtio_vdpa_vq_info {
39 	/* the actual virtqueue */
40 	struct virtqueue *vq;
41 
42 	/* the list node for the virtqueues list */
43 	struct list_head node;
44 };
45 
46 static inline struct virtio_vdpa_device *
47 to_virtio_vdpa_device(struct virtio_device *dev)
48 {
49 	return container_of(dev, struct virtio_vdpa_device, vdev);
50 }
51 
52 static struct vdpa_device *vd_get_vdpa(struct virtio_device *vdev)
53 {
54 	return to_virtio_vdpa_device(vdev)->vdpa;
55 }
56 
57 static void virtio_vdpa_get(struct virtio_device *vdev, unsigned int offset,
58 			    void *buf, unsigned int len)
59 {
60 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
61 
62 	vdpa_get_config(vdpa, offset, buf, len);
63 }
64 
65 static void virtio_vdpa_set(struct virtio_device *vdev, unsigned int offset,
66 			    const void *buf, unsigned int len)
67 {
68 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
69 
70 	vdpa_set_config(vdpa, offset, buf, len);
71 }
72 
73 static u32 virtio_vdpa_generation(struct virtio_device *vdev)
74 {
75 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
76 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
77 
78 	if (ops->get_generation)
79 		return ops->get_generation(vdpa);
80 
81 	return 0;
82 }
83 
84 static u8 virtio_vdpa_get_status(struct virtio_device *vdev)
85 {
86 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
87 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
88 
89 	return ops->get_status(vdpa);
90 }
91 
92 static void virtio_vdpa_set_status(struct virtio_device *vdev, u8 status)
93 {
94 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
95 
96 	return vdpa_set_status(vdpa, status);
97 }
98 
99 static void virtio_vdpa_reset(struct virtio_device *vdev)
100 {
101 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
102 
103 	vdpa_reset(vdpa, 0);
104 }
105 
106 static bool virtio_vdpa_notify(struct virtqueue *vq)
107 {
108 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vq->vdev);
109 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
110 
111 	ops->kick_vq(vdpa, vq->index);
112 
113 	return true;
114 }
115 
116 static bool virtio_vdpa_notify_with_data(struct virtqueue *vq)
117 {
118 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vq->vdev);
119 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
120 	u32 data = vring_notification_data(vq);
121 
122 	ops->kick_vq_with_data(vdpa, data);
123 
124 	return true;
125 }
126 
127 static irqreturn_t virtio_vdpa_config_cb(void *private)
128 {
129 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = private;
130 
131 	virtio_config_changed(&vd_dev->vdev);
132 
133 	return IRQ_HANDLED;
134 }
135 
136 static irqreturn_t virtio_vdpa_virtqueue_cb(void *private)
137 {
138 	struct virtio_vdpa_vq_info *info = private;
139 
140 	return vring_interrupt(0, info->vq);
141 }
142 
143 static struct virtqueue *
144 virtio_vdpa_setup_vq(struct virtio_device *vdev, unsigned int index,
145 		     void (*callback)(struct virtqueue *vq),
146 		     const char *name, bool ctx)
147 {
148 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
149 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
150 	struct device *dma_dev;
151 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
152 	struct virtio_vdpa_vq_info *info;
153 	bool (*notify)(struct virtqueue *vq) = virtio_vdpa_notify;
154 	struct vdpa_callback cb;
155 	struct virtqueue *vq;
156 	u64 desc_addr, driver_addr, device_addr;
157 	/* Assume split virtqueue, switch to packed if necessary */
158 	struct vdpa_vq_state state = {0};
159 	unsigned long flags;
160 	u32 align, max_num, min_num = 1;
161 	bool may_reduce_num = true;
162 	int err;
163 
164 	if (!name)
165 		return NULL;
166 
167 	if (index >= vdpa->nvqs)
168 		return ERR_PTR(-ENOENT);
169 
170 	/* We cannot accept VIRTIO_F_NOTIFICATION_DATA without kick_vq_with_data */
171 	if (__virtio_test_bit(vdev, VIRTIO_F_NOTIFICATION_DATA)) {
172 		if (ops->kick_vq_with_data)
173 			notify = virtio_vdpa_notify_with_data;
174 		else
175 			__virtio_clear_bit(vdev, VIRTIO_F_NOTIFICATION_DATA);
176 	}
177 
178 	/* Queue shouldn't already be set up. */
179 	if (ops->get_vq_ready(vdpa, index))
180 		return ERR_PTR(-ENOENT);
181 
182 	/* Allocate and fill out our active queue description */
183 	info = kmalloc(sizeof(*info), GFP_KERNEL);
184 	if (!info)
185 		return ERR_PTR(-ENOMEM);
186 	if (ops->get_vq_size)
187 		max_num = ops->get_vq_size(vdpa, index);
188 	else
189 		max_num = ops->get_vq_num_max(vdpa);
190 
191 	if (max_num == 0) {
192 		err = -ENOENT;
193 		goto error_new_virtqueue;
194 	}
195 
196 	if (ops->get_vq_num_min)
197 		min_num = ops->get_vq_num_min(vdpa);
198 
199 	may_reduce_num = (max_num == min_num) ? false : true;
200 
201 	/* Create the vring */
202 	align = ops->get_vq_align(vdpa);
203 
204 	if (ops->get_vq_dma_dev)
205 		dma_dev = ops->get_vq_dma_dev(vdpa, index);
206 	else
207 		dma_dev = vdpa_get_dma_dev(vdpa);
208 	vq = vring_create_virtqueue_dma(index, max_num, align, vdev,
209 					true, may_reduce_num, ctx,
210 					notify, callback, name, dma_dev);
211 	if (!vq) {
212 		err = -ENOMEM;
213 		goto error_new_virtqueue;
214 	}
215 
216 	vq->num_max = max_num;
217 
218 	/* Setup virtqueue callback */
219 	cb.callback = callback ? virtio_vdpa_virtqueue_cb : NULL;
220 	cb.private = info;
221 	cb.trigger = NULL;
222 	ops->set_vq_cb(vdpa, index, &cb);
223 	ops->set_vq_num(vdpa, index, virtqueue_get_vring_size(vq));
224 
225 	desc_addr = virtqueue_get_desc_addr(vq);
226 	driver_addr = virtqueue_get_avail_addr(vq);
227 	device_addr = virtqueue_get_used_addr(vq);
228 
229 	if (ops->set_vq_address(vdpa, index,
230 				desc_addr, driver_addr,
231 				device_addr)) {
232 		err = -EINVAL;
233 		goto err_vq;
234 	}
235 
236 	/* reset virtqueue state index */
237 	if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_F_RING_PACKED)) {
238 		struct vdpa_vq_state_packed *s = &state.packed;
239 
240 		s->last_avail_counter = 1;
241 		s->last_avail_idx = 0;
242 		s->last_used_counter = 1;
243 		s->last_used_idx = 0;
244 	}
245 	err = ops->set_vq_state(vdpa, index, &state);
246 	if (err)
247 		goto err_vq;
248 
249 	ops->set_vq_ready(vdpa, index, 1);
250 
251 	vq->priv = info;
252 	info->vq = vq;
253 
254 	spin_lock_irqsave(&vd_dev->lock, flags);
255 	list_add(&info->node, &vd_dev->virtqueues);
256 	spin_unlock_irqrestore(&vd_dev->lock, flags);
257 
258 	return vq;
259 
260 err_vq:
261 	vring_del_virtqueue(vq);
262 error_new_virtqueue:
263 	ops->set_vq_ready(vdpa, index, 0);
264 	/* VDPA driver should make sure vq is stopeed here */
265 	WARN_ON(ops->get_vq_ready(vdpa, index));
266 	kfree(info);
267 	return ERR_PTR(err);
268 }
269 
270 static void virtio_vdpa_del_vq(struct virtqueue *vq)
271 {
272 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vq->vdev);
273 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
274 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
275 	struct virtio_vdpa_vq_info *info = vq->priv;
276 	unsigned int index = vq->index;
277 	unsigned long flags;
278 
279 	spin_lock_irqsave(&vd_dev->lock, flags);
280 	list_del(&info->node);
281 	spin_unlock_irqrestore(&vd_dev->lock, flags);
282 
283 	/* Select and deactivate the queue (best effort) */
284 	ops->set_vq_ready(vdpa, index, 0);
285 
286 	vring_del_virtqueue(vq);
287 
288 	kfree(info);
289 }
290 
291 static void virtio_vdpa_del_vqs(struct virtio_device *vdev)
292 {
293 	struct virtqueue *vq, *n;
294 
295 	list_for_each_entry_safe(vq, n, &vdev->vqs, list)
296 		virtio_vdpa_del_vq(vq);
297 }
298 
299 static void default_calc_sets(struct irq_affinity *affd, unsigned int affvecs)
300 {
301 	affd->nr_sets = 1;
302 	affd->set_size[0] = affvecs;
303 }
304 
305 static struct cpumask *
306 create_affinity_masks(unsigned int nvecs, struct irq_affinity *affd)
307 {
308 	unsigned int affvecs = 0, curvec, usedvecs, i;
309 	struct cpumask *masks = NULL;
310 
311 	if (nvecs > affd->pre_vectors + affd->post_vectors)
312 		affvecs = nvecs - affd->pre_vectors - affd->post_vectors;
313 
314 	if (!affd->calc_sets)
315 		affd->calc_sets = default_calc_sets;
316 
317 	affd->calc_sets(affd, affvecs);
318 
319 	if (!affvecs)
320 		return NULL;
321 
322 	masks = kcalloc(nvecs, sizeof(*masks), GFP_KERNEL);
323 	if (!masks)
324 		return NULL;
325 
326 	/* Fill out vectors at the beginning that don't need affinity */
327 	for (curvec = 0; curvec < affd->pre_vectors; curvec++)
328 		cpumask_setall(&masks[curvec]);
329 
330 	for (i = 0, usedvecs = 0; i < affd->nr_sets; i++) {
331 		unsigned int this_vecs = affd->set_size[i];
332 		int j;
333 		struct cpumask *result = group_cpus_evenly(this_vecs);
334 
335 		if (!result) {
336 			kfree(masks);
337 			return NULL;
338 		}
339 
340 		for (j = 0; j < this_vecs; j++)
341 			cpumask_copy(&masks[curvec + j], &result[j]);
342 		kfree(result);
343 
344 		curvec += this_vecs;
345 		usedvecs += this_vecs;
346 	}
347 
348 	/* Fill out vectors at the end that don't need affinity */
349 	if (usedvecs >= affvecs)
350 		curvec = affd->pre_vectors + affvecs;
351 	else
352 		curvec = affd->pre_vectors + usedvecs;
353 	for (; curvec < nvecs; curvec++)
354 		cpumask_setall(&masks[curvec]);
355 
356 	return masks;
357 }
358 
359 static int virtio_vdpa_find_vqs(struct virtio_device *vdev, unsigned int nvqs,
360 				struct virtqueue *vqs[],
361 				struct virtqueue_info vqs_info[],
362 				struct irq_affinity *desc)
363 {
364 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
365 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
366 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
367 	struct irq_affinity default_affd = { 0 };
368 	struct cpumask *masks;
369 	struct vdpa_callback cb;
370 	bool has_affinity = desc && ops->set_vq_affinity;
371 	int i, err, queue_idx = 0;
372 
373 	if (has_affinity) {
374 		masks = create_affinity_masks(nvqs, desc ? desc : &default_affd);
375 		if (!masks)
376 			return -ENOMEM;
377 	}
378 
379 	for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
380 		struct virtqueue_info *vqi = &vqs_info[i];
381 
382 		if (!vqi->name) {
383 			vqs[i] = NULL;
384 			continue;
385 		}
386 
387 		vqs[i] = virtio_vdpa_setup_vq(vdev, queue_idx++, vqi->callback,
388 					      vqi->name, vqi->ctx);
389 		if (IS_ERR(vqs[i])) {
390 			err = PTR_ERR(vqs[i]);
391 			goto err_setup_vq;
392 		}
393 
394 		if (has_affinity)
395 			ops->set_vq_affinity(vdpa, i, &masks[i]);
396 	}
397 
398 	cb.callback = virtio_vdpa_config_cb;
399 	cb.private = vd_dev;
400 	ops->set_config_cb(vdpa, &cb);
401 	if (has_affinity)
402 		kfree(masks);
403 
404 	return 0;
405 
406 err_setup_vq:
407 	virtio_vdpa_del_vqs(vdev);
408 	if (has_affinity)
409 		kfree(masks);
410 	return err;
411 }
412 
413 static u64 virtio_vdpa_get_features(struct virtio_device *vdev)
414 {
415 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
416 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
417 
418 	return ops->get_device_features(vdpa);
419 }
420 
421 static int virtio_vdpa_finalize_features(struct virtio_device *vdev)
422 {
423 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
424 
425 	/* Give virtio_ring a chance to accept features. */
426 	vring_transport_features(vdev);
427 
428 	return vdpa_set_features(vdpa, vdev->features);
429 }
430 
431 static const char *virtio_vdpa_bus_name(struct virtio_device *vdev)
432 {
433 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
434 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
435 
436 	return dev_name(&vdpa->dev);
437 }
438 
439 static int virtio_vdpa_set_vq_affinity(struct virtqueue *vq,
440 				       const struct cpumask *cpu_mask)
441 {
442 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vq->vdev);
443 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
444 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
445 	unsigned int index = vq->index;
446 
447 	if (ops->set_vq_affinity)
448 		return ops->set_vq_affinity(vdpa, index, cpu_mask);
449 
450 	return 0;
451 }
452 
453 static const struct cpumask *
454 virtio_vdpa_get_vq_affinity(struct virtio_device *vdev, int index)
455 {
456 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
457 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
458 
459 	if (ops->get_vq_affinity)
460 		return ops->get_vq_affinity(vdpa, index);
461 
462 	return NULL;
463 }
464 
465 static const struct virtio_config_ops virtio_vdpa_config_ops = {
466 	.get		= virtio_vdpa_get,
467 	.set		= virtio_vdpa_set,
468 	.generation	= virtio_vdpa_generation,
469 	.get_status	= virtio_vdpa_get_status,
470 	.set_status	= virtio_vdpa_set_status,
471 	.reset		= virtio_vdpa_reset,
472 	.find_vqs	= virtio_vdpa_find_vqs,
473 	.del_vqs	= virtio_vdpa_del_vqs,
474 	.get_features	= virtio_vdpa_get_features,
475 	.finalize_features = virtio_vdpa_finalize_features,
476 	.bus_name	= virtio_vdpa_bus_name,
477 	.set_vq_affinity = virtio_vdpa_set_vq_affinity,
478 	.get_vq_affinity = virtio_vdpa_get_vq_affinity,
479 };
480 
481 static void virtio_vdpa_release_dev(struct device *_d)
482 {
483 	struct virtio_device *vdev =
484 	       container_of(_d, struct virtio_device, dev);
485 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev =
486 	       container_of(vdev, struct virtio_vdpa_device, vdev);
487 
488 	kfree(vd_dev);
489 }
490 
491 static int virtio_vdpa_probe(struct vdpa_device *vdpa)
492 {
493 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
494 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev, *reg_dev = NULL;
495 	int ret = -EINVAL;
496 
497 	vd_dev = kzalloc(sizeof(*vd_dev), GFP_KERNEL);
498 	if (!vd_dev)
499 		return -ENOMEM;
500 
501 	vd_dev->vdev.dev.parent = vdpa_get_dma_dev(vdpa);
502 	vd_dev->vdev.dev.release = virtio_vdpa_release_dev;
503 	vd_dev->vdev.config = &virtio_vdpa_config_ops;
504 	vd_dev->vdpa = vdpa;
505 	INIT_LIST_HEAD(&vd_dev->virtqueues);
506 	spin_lock_init(&vd_dev->lock);
507 
508 	vd_dev->vdev.id.device = ops->get_device_id(vdpa);
509 	if (vd_dev->vdev.id.device == 0)
510 		goto err;
511 
512 	vd_dev->vdev.id.vendor = ops->get_vendor_id(vdpa);
513 	ret = register_virtio_device(&vd_dev->vdev);
514 	reg_dev = vd_dev;
515 	if (ret)
516 		goto err;
517 
518 	vdpa_set_drvdata(vdpa, vd_dev);
519 
520 	return 0;
521 
522 err:
523 	if (reg_dev)
524 		put_device(&vd_dev->vdev.dev);
525 	else
526 		kfree(vd_dev);
527 	return ret;
528 }
529 
530 static void virtio_vdpa_remove(struct vdpa_device *vdpa)
531 {
532 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = vdpa_get_drvdata(vdpa);
533 
534 	unregister_virtio_device(&vd_dev->vdev);
535 }
536 
537 static struct vdpa_driver virtio_vdpa_driver = {
538 	.driver = {
539 		.name	= "virtio_vdpa",
540 	},
541 	.probe	= virtio_vdpa_probe,
542 	.remove = virtio_vdpa_remove,
543 };
544 
545 module_vdpa_driver(virtio_vdpa_driver);
546 
547 MODULE_VERSION(MOD_VERSION);
548 MODULE_LICENSE(MOD_LICENSE);
549 MODULE_AUTHOR(MOD_AUTHOR);
550 MODULE_DESCRIPTION(MOD_DESC);
551