xref: /linux/drivers/virtio/virtio_vdpa.c (revision f9bff0e31881d03badf191d3b0005839391f5f2b)
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);
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 
187 	max_num = ops->get_vq_num_max(vdpa);
188 	if (max_num == 0) {
189 		err = -ENOENT;
190 		goto error_new_virtqueue;
191 	}
192 
193 	if (ops->get_vq_num_min)
194 		min_num = ops->get_vq_num_min(vdpa);
195 
196 	may_reduce_num = (max_num == min_num) ? false : true;
197 
198 	/* Create the vring */
199 	align = ops->get_vq_align(vdpa);
200 
201 	if (ops->get_vq_dma_dev)
202 		dma_dev = ops->get_vq_dma_dev(vdpa, index);
203 	else
204 		dma_dev = vdpa_get_dma_dev(vdpa);
205 	vq = vring_create_virtqueue_dma(index, max_num, align, vdev,
206 					true, may_reduce_num, ctx,
207 					notify, callback, name, dma_dev);
208 	if (!vq) {
209 		err = -ENOMEM;
210 		goto error_new_virtqueue;
211 	}
212 
213 	vq->num_max = max_num;
214 
215 	/* Setup virtqueue callback */
216 	cb.callback = callback ? virtio_vdpa_virtqueue_cb : NULL;
217 	cb.private = info;
218 	cb.trigger = NULL;
219 	ops->set_vq_cb(vdpa, index, &cb);
220 	ops->set_vq_num(vdpa, index, virtqueue_get_vring_size(vq));
221 
222 	desc_addr = virtqueue_get_desc_addr(vq);
223 	driver_addr = virtqueue_get_avail_addr(vq);
224 	device_addr = virtqueue_get_used_addr(vq);
225 
226 	if (ops->set_vq_address(vdpa, index,
227 				desc_addr, driver_addr,
228 				device_addr)) {
229 		err = -EINVAL;
230 		goto err_vq;
231 	}
232 
233 	/* reset virtqueue state index */
234 	if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_F_RING_PACKED)) {
235 		struct vdpa_vq_state_packed *s = &state.packed;
236 
237 		s->last_avail_counter = 1;
238 		s->last_avail_idx = 0;
239 		s->last_used_counter = 1;
240 		s->last_used_idx = 0;
241 	}
242 	err = ops->set_vq_state(vdpa, index, &state);
243 	if (err)
244 		goto err_vq;
245 
246 	ops->set_vq_ready(vdpa, index, 1);
247 
248 	vq->priv = info;
249 	info->vq = vq;
250 
251 	spin_lock_irqsave(&vd_dev->lock, flags);
252 	list_add(&info->node, &vd_dev->virtqueues);
253 	spin_unlock_irqrestore(&vd_dev->lock, flags);
254 
255 	return vq;
256 
257 err_vq:
258 	vring_del_virtqueue(vq);
259 error_new_virtqueue:
260 	ops->set_vq_ready(vdpa, index, 0);
261 	/* VDPA driver should make sure vq is stopeed here */
262 	WARN_ON(ops->get_vq_ready(vdpa, index));
263 	kfree(info);
264 	return ERR_PTR(err);
265 }
266 
267 static void virtio_vdpa_del_vq(struct virtqueue *vq)
268 {
269 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vq->vdev);
270 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
271 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
272 	struct virtio_vdpa_vq_info *info = vq->priv;
273 	unsigned int index = vq->index;
274 	unsigned long flags;
275 
276 	spin_lock_irqsave(&vd_dev->lock, flags);
277 	list_del(&info->node);
278 	spin_unlock_irqrestore(&vd_dev->lock, flags);
279 
280 	/* Select and deactivate the queue (best effort) */
281 	ops->set_vq_ready(vdpa, index, 0);
282 
283 	vring_del_virtqueue(vq);
284 
285 	kfree(info);
286 }
287 
288 static void virtio_vdpa_del_vqs(struct virtio_device *vdev)
289 {
290 	struct virtqueue *vq, *n;
291 
292 	list_for_each_entry_safe(vq, n, &vdev->vqs, list)
293 		virtio_vdpa_del_vq(vq);
294 }
295 
296 static void default_calc_sets(struct irq_affinity *affd, unsigned int affvecs)
297 {
298 	affd->nr_sets = 1;
299 	affd->set_size[0] = affvecs;
300 }
301 
302 static struct cpumask *
303 create_affinity_masks(unsigned int nvecs, struct irq_affinity *affd)
304 {
305 	unsigned int affvecs = 0, curvec, usedvecs, i;
306 	struct cpumask *masks = NULL;
307 
308 	if (nvecs > affd->pre_vectors + affd->post_vectors)
309 		affvecs = nvecs - affd->pre_vectors - affd->post_vectors;
310 
311 	if (!affd->calc_sets)
312 		affd->calc_sets = default_calc_sets;
313 
314 	affd->calc_sets(affd, affvecs);
315 
316 	if (!affvecs)
317 		return NULL;
318 
319 	masks = kcalloc(nvecs, sizeof(*masks), GFP_KERNEL);
320 	if (!masks)
321 		return NULL;
322 
323 	/* Fill out vectors at the beginning that don't need affinity */
324 	for (curvec = 0; curvec < affd->pre_vectors; curvec++)
325 		cpumask_setall(&masks[curvec]);
326 
327 	for (i = 0, usedvecs = 0; i < affd->nr_sets; i++) {
328 		unsigned int this_vecs = affd->set_size[i];
329 		int j;
330 		struct cpumask *result = group_cpus_evenly(this_vecs);
331 
332 		if (!result) {
333 			kfree(masks);
334 			return NULL;
335 		}
336 
337 		for (j = 0; j < this_vecs; j++)
338 			cpumask_copy(&masks[curvec + j], &result[j]);
339 		kfree(result);
340 
341 		curvec += this_vecs;
342 		usedvecs += this_vecs;
343 	}
344 
345 	/* Fill out vectors at the end that don't need affinity */
346 	if (usedvecs >= affvecs)
347 		curvec = affd->pre_vectors + affvecs;
348 	else
349 		curvec = affd->pre_vectors + usedvecs;
350 	for (; curvec < nvecs; curvec++)
351 		cpumask_setall(&masks[curvec]);
352 
353 	return masks;
354 }
355 
356 static int virtio_vdpa_find_vqs(struct virtio_device *vdev, unsigned int nvqs,
357 				struct virtqueue *vqs[],
358 				vq_callback_t *callbacks[],
359 				const char * const names[],
360 				const bool *ctx,
361 				struct irq_affinity *desc)
362 {
363 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
364 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
365 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
366 	struct irq_affinity default_affd = { 0 };
367 	struct cpumask *masks;
368 	struct vdpa_callback cb;
369 	int i, err, queue_idx = 0;
370 
371 	masks = create_affinity_masks(nvqs, desc ? desc : &default_affd);
372 	if (!masks)
373 		return -ENOMEM;
374 
375 	for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
376 		if (!names[i]) {
377 			vqs[i] = NULL;
378 			continue;
379 		}
380 
381 		vqs[i] = virtio_vdpa_setup_vq(vdev, queue_idx++,
382 					      callbacks[i], names[i], ctx ?
383 					      ctx[i] : false);
384 		if (IS_ERR(vqs[i])) {
385 			err = PTR_ERR(vqs[i]);
386 			goto err_setup_vq;
387 		}
388 
389 		if (ops->set_vq_affinity)
390 			ops->set_vq_affinity(vdpa, i, &masks[i]);
391 	}
392 
393 	cb.callback = virtio_vdpa_config_cb;
394 	cb.private = vd_dev;
395 	ops->set_config_cb(vdpa, &cb);
396 
397 	return 0;
398 
399 err_setup_vq:
400 	virtio_vdpa_del_vqs(vdev);
401 	return err;
402 }
403 
404 static u64 virtio_vdpa_get_features(struct virtio_device *vdev)
405 {
406 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
407 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
408 
409 	return ops->get_device_features(vdpa);
410 }
411 
412 static int virtio_vdpa_finalize_features(struct virtio_device *vdev)
413 {
414 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
415 
416 	/* Give virtio_ring a chance to accept features. */
417 	vring_transport_features(vdev);
418 
419 	return vdpa_set_features(vdpa, vdev->features);
420 }
421 
422 static const char *virtio_vdpa_bus_name(struct virtio_device *vdev)
423 {
424 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
425 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
426 
427 	return dev_name(&vdpa->dev);
428 }
429 
430 static int virtio_vdpa_set_vq_affinity(struct virtqueue *vq,
431 				       const struct cpumask *cpu_mask)
432 {
433 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vq->vdev);
434 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
435 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
436 	unsigned int index = vq->index;
437 
438 	if (ops->set_vq_affinity)
439 		return ops->set_vq_affinity(vdpa, index, cpu_mask);
440 
441 	return 0;
442 }
443 
444 static const struct cpumask *
445 virtio_vdpa_get_vq_affinity(struct virtio_device *vdev, int index)
446 {
447 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
448 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
449 
450 	if (ops->get_vq_affinity)
451 		return ops->get_vq_affinity(vdpa, index);
452 
453 	return NULL;
454 }
455 
456 static const struct virtio_config_ops virtio_vdpa_config_ops = {
457 	.get		= virtio_vdpa_get,
458 	.set		= virtio_vdpa_set,
459 	.generation	= virtio_vdpa_generation,
460 	.get_status	= virtio_vdpa_get_status,
461 	.set_status	= virtio_vdpa_set_status,
462 	.reset		= virtio_vdpa_reset,
463 	.find_vqs	= virtio_vdpa_find_vqs,
464 	.del_vqs	= virtio_vdpa_del_vqs,
465 	.get_features	= virtio_vdpa_get_features,
466 	.finalize_features = virtio_vdpa_finalize_features,
467 	.bus_name	= virtio_vdpa_bus_name,
468 	.set_vq_affinity = virtio_vdpa_set_vq_affinity,
469 	.get_vq_affinity = virtio_vdpa_get_vq_affinity,
470 };
471 
472 static void virtio_vdpa_release_dev(struct device *_d)
473 {
474 	struct virtio_device *vdev =
475 	       container_of(_d, struct virtio_device, dev);
476 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev =
477 	       container_of(vdev, struct virtio_vdpa_device, vdev);
478 
479 	kfree(vd_dev);
480 }
481 
482 static int virtio_vdpa_probe(struct vdpa_device *vdpa)
483 {
484 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
485 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev, *reg_dev = NULL;
486 	int ret = -EINVAL;
487 
488 	vd_dev = kzalloc(sizeof(*vd_dev), GFP_KERNEL);
489 	if (!vd_dev)
490 		return -ENOMEM;
491 
492 	vd_dev->vdev.dev.parent = vdpa_get_dma_dev(vdpa);
493 	vd_dev->vdev.dev.release = virtio_vdpa_release_dev;
494 	vd_dev->vdev.config = &virtio_vdpa_config_ops;
495 	vd_dev->vdpa = vdpa;
496 	INIT_LIST_HEAD(&vd_dev->virtqueues);
497 	spin_lock_init(&vd_dev->lock);
498 
499 	vd_dev->vdev.id.device = ops->get_device_id(vdpa);
500 	if (vd_dev->vdev.id.device == 0)
501 		goto err;
502 
503 	vd_dev->vdev.id.vendor = ops->get_vendor_id(vdpa);
504 	ret = register_virtio_device(&vd_dev->vdev);
505 	reg_dev = vd_dev;
506 	if (ret)
507 		goto err;
508 
509 	vdpa_set_drvdata(vdpa, vd_dev);
510 
511 	return 0;
512 
513 err:
514 	if (reg_dev)
515 		put_device(&vd_dev->vdev.dev);
516 	else
517 		kfree(vd_dev);
518 	return ret;
519 }
520 
521 static void virtio_vdpa_remove(struct vdpa_device *vdpa)
522 {
523 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = vdpa_get_drvdata(vdpa);
524 
525 	unregister_virtio_device(&vd_dev->vdev);
526 }
527 
528 static struct vdpa_driver virtio_vdpa_driver = {
529 	.driver = {
530 		.name	= "virtio_vdpa",
531 	},
532 	.probe	= virtio_vdpa_probe,
533 	.remove = virtio_vdpa_remove,
534 };
535 
536 module_vdpa_driver(virtio_vdpa_driver);
537 
538 MODULE_VERSION(MOD_VERSION);
539 MODULE_LICENSE(MOD_LICENSE);
540 MODULE_AUTHOR(MOD_AUTHOR);
541 MODULE_DESCRIPTION(MOD_DESC);
542