xref: /linux/drivers/virtio/virtio_vdpa.c (revision ae22a94997b8a03dcb3c922857c203246711f9d4)
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 				vq_callback_t *callbacks[],
362 				const char * const names[],
363 				const bool *ctx,
364 				struct irq_affinity *desc)
365 {
366 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
367 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
368 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
369 	struct irq_affinity default_affd = { 0 };
370 	struct cpumask *masks;
371 	struct vdpa_callback cb;
372 	bool has_affinity = desc && ops->set_vq_affinity;
373 	int i, err, queue_idx = 0;
374 
375 	if (has_affinity) {
376 		masks = create_affinity_masks(nvqs, desc ? desc : &default_affd);
377 		if (!masks)
378 			return -ENOMEM;
379 	}
380 
381 	for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
382 		if (!names[i]) {
383 			vqs[i] = NULL;
384 			continue;
385 		}
386 
387 		vqs[i] = virtio_vdpa_setup_vq(vdev, queue_idx++,
388 					      callbacks[i], names[i], ctx ?
389 					      ctx[i] : false);
390 		if (IS_ERR(vqs[i])) {
391 			err = PTR_ERR(vqs[i]);
392 			goto err_setup_vq;
393 		}
394 
395 		if (has_affinity)
396 			ops->set_vq_affinity(vdpa, i, &masks[i]);
397 	}
398 
399 	cb.callback = virtio_vdpa_config_cb;
400 	cb.private = vd_dev;
401 	ops->set_config_cb(vdpa, &cb);
402 	if (has_affinity)
403 		kfree(masks);
404 
405 	return 0;
406 
407 err_setup_vq:
408 	virtio_vdpa_del_vqs(vdev);
409 	if (has_affinity)
410 		kfree(masks);
411 	return err;
412 }
413 
414 static u64 virtio_vdpa_get_features(struct virtio_device *vdev)
415 {
416 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
417 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
418 
419 	return ops->get_device_features(vdpa);
420 }
421 
422 static int virtio_vdpa_finalize_features(struct virtio_device *vdev)
423 {
424 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
425 
426 	/* Give virtio_ring a chance to accept features. */
427 	vring_transport_features(vdev);
428 
429 	return vdpa_set_features(vdpa, vdev->features);
430 }
431 
432 static const char *virtio_vdpa_bus_name(struct virtio_device *vdev)
433 {
434 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
435 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
436 
437 	return dev_name(&vdpa->dev);
438 }
439 
440 static int virtio_vdpa_set_vq_affinity(struct virtqueue *vq,
441 				       const struct cpumask *cpu_mask)
442 {
443 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vq->vdev);
444 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
445 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
446 	unsigned int index = vq->index;
447 
448 	if (ops->set_vq_affinity)
449 		return ops->set_vq_affinity(vdpa, index, cpu_mask);
450 
451 	return 0;
452 }
453 
454 static const struct cpumask *
455 virtio_vdpa_get_vq_affinity(struct virtio_device *vdev, int index)
456 {
457 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
458 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
459 
460 	if (ops->get_vq_affinity)
461 		return ops->get_vq_affinity(vdpa, index);
462 
463 	return NULL;
464 }
465 
466 static const struct virtio_config_ops virtio_vdpa_config_ops = {
467 	.get		= virtio_vdpa_get,
468 	.set		= virtio_vdpa_set,
469 	.generation	= virtio_vdpa_generation,
470 	.get_status	= virtio_vdpa_get_status,
471 	.set_status	= virtio_vdpa_set_status,
472 	.reset		= virtio_vdpa_reset,
473 	.find_vqs	= virtio_vdpa_find_vqs,
474 	.del_vqs	= virtio_vdpa_del_vqs,
475 	.get_features	= virtio_vdpa_get_features,
476 	.finalize_features = virtio_vdpa_finalize_features,
477 	.bus_name	= virtio_vdpa_bus_name,
478 	.set_vq_affinity = virtio_vdpa_set_vq_affinity,
479 	.get_vq_affinity = virtio_vdpa_get_vq_affinity,
480 };
481 
482 static void virtio_vdpa_release_dev(struct device *_d)
483 {
484 	struct virtio_device *vdev =
485 	       container_of(_d, struct virtio_device, dev);
486 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev =
487 	       container_of(vdev, struct virtio_vdpa_device, vdev);
488 
489 	kfree(vd_dev);
490 }
491 
492 static int virtio_vdpa_probe(struct vdpa_device *vdpa)
493 {
494 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
495 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev, *reg_dev = NULL;
496 	int ret = -EINVAL;
497 
498 	vd_dev = kzalloc(sizeof(*vd_dev), GFP_KERNEL);
499 	if (!vd_dev)
500 		return -ENOMEM;
501 
502 	vd_dev->vdev.dev.parent = vdpa_get_dma_dev(vdpa);
503 	vd_dev->vdev.dev.release = virtio_vdpa_release_dev;
504 	vd_dev->vdev.config = &virtio_vdpa_config_ops;
505 	vd_dev->vdpa = vdpa;
506 	INIT_LIST_HEAD(&vd_dev->virtqueues);
507 	spin_lock_init(&vd_dev->lock);
508 
509 	vd_dev->vdev.id.device = ops->get_device_id(vdpa);
510 	if (vd_dev->vdev.id.device == 0)
511 		goto err;
512 
513 	vd_dev->vdev.id.vendor = ops->get_vendor_id(vdpa);
514 	ret = register_virtio_device(&vd_dev->vdev);
515 	reg_dev = vd_dev;
516 	if (ret)
517 		goto err;
518 
519 	vdpa_set_drvdata(vdpa, vd_dev);
520 
521 	return 0;
522 
523 err:
524 	if (reg_dev)
525 		put_device(&vd_dev->vdev.dev);
526 	else
527 		kfree(vd_dev);
528 	return ret;
529 }
530 
531 static void virtio_vdpa_remove(struct vdpa_device *vdpa)
532 {
533 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = vdpa_get_drvdata(vdpa);
534 
535 	unregister_virtio_device(&vd_dev->vdev);
536 }
537 
538 static struct vdpa_driver virtio_vdpa_driver = {
539 	.driver = {
540 		.name	= "virtio_vdpa",
541 	},
542 	.probe	= virtio_vdpa_probe,
543 	.remove = virtio_vdpa_remove,
544 };
545 
546 module_vdpa_driver(virtio_vdpa_driver);
547 
548 MODULE_VERSION(MOD_VERSION);
549 MODULE_LICENSE(MOD_LICENSE);
550 MODULE_AUTHOR(MOD_AUTHOR);
551 MODULE_DESCRIPTION(MOD_DESC);
552