xref: /openbmc/linux/drivers/virtio/virtio_vdpa.c (revision 046b212a)
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 	bool has_affinity = desc && ops->set_vq_affinity;
370 	int i, err, queue_idx = 0;
371 
372 	if (has_affinity) {
373 		masks = create_affinity_masks(nvqs, desc ? desc : &default_affd);
374 		if (!masks)
375 			return -ENOMEM;
376 	}
377 
378 	for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
379 		if (!names[i]) {
380 			vqs[i] = NULL;
381 			continue;
382 		}
383 
384 		vqs[i] = virtio_vdpa_setup_vq(vdev, queue_idx++,
385 					      callbacks[i], names[i], ctx ?
386 					      ctx[i] : false);
387 		if (IS_ERR(vqs[i])) {
388 			err = PTR_ERR(vqs[i]);
389 			goto err_setup_vq;
390 		}
391 
392 		if (has_affinity)
393 			ops->set_vq_affinity(vdpa, i, &masks[i]);
394 	}
395 
396 	cb.callback = virtio_vdpa_config_cb;
397 	cb.private = vd_dev;
398 	ops->set_config_cb(vdpa, &cb);
399 	if (has_affinity)
400 		kfree(masks);
401 
402 	return 0;
403 
404 err_setup_vq:
405 	virtio_vdpa_del_vqs(vdev);
406 	if (has_affinity)
407 		kfree(masks);
408 	return err;
409 }
410 
411 static u64 virtio_vdpa_get_features(struct virtio_device *vdev)
412 {
413 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
414 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
415 
416 	return ops->get_device_features(vdpa);
417 }
418 
419 static int virtio_vdpa_finalize_features(struct virtio_device *vdev)
420 {
421 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
422 
423 	/* Give virtio_ring a chance to accept features. */
424 	vring_transport_features(vdev);
425 
426 	return vdpa_set_features(vdpa, vdev->features);
427 }
428 
429 static const char *virtio_vdpa_bus_name(struct virtio_device *vdev)
430 {
431 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vdev);
432 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
433 
434 	return dev_name(&vdpa->dev);
435 }
436 
437 static int virtio_vdpa_set_vq_affinity(struct virtqueue *vq,
438 				       const struct cpumask *cpu_mask)
439 {
440 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = to_virtio_vdpa_device(vq->vdev);
441 	struct vdpa_device *vdpa = vd_dev->vdpa;
442 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
443 	unsigned int index = vq->index;
444 
445 	if (ops->set_vq_affinity)
446 		return ops->set_vq_affinity(vdpa, index, cpu_mask);
447 
448 	return 0;
449 }
450 
451 static const struct cpumask *
452 virtio_vdpa_get_vq_affinity(struct virtio_device *vdev, int index)
453 {
454 	struct vdpa_device *vdpa = vd_get_vdpa(vdev);
455 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
456 
457 	if (ops->get_vq_affinity)
458 		return ops->get_vq_affinity(vdpa, index);
459 
460 	return NULL;
461 }
462 
463 static const struct virtio_config_ops virtio_vdpa_config_ops = {
464 	.get		= virtio_vdpa_get,
465 	.set		= virtio_vdpa_set,
466 	.generation	= virtio_vdpa_generation,
467 	.get_status	= virtio_vdpa_get_status,
468 	.set_status	= virtio_vdpa_set_status,
469 	.reset		= virtio_vdpa_reset,
470 	.find_vqs	= virtio_vdpa_find_vqs,
471 	.del_vqs	= virtio_vdpa_del_vqs,
472 	.get_features	= virtio_vdpa_get_features,
473 	.finalize_features = virtio_vdpa_finalize_features,
474 	.bus_name	= virtio_vdpa_bus_name,
475 	.set_vq_affinity = virtio_vdpa_set_vq_affinity,
476 	.get_vq_affinity = virtio_vdpa_get_vq_affinity,
477 };
478 
479 static void virtio_vdpa_release_dev(struct device *_d)
480 {
481 	struct virtio_device *vdev =
482 	       container_of(_d, struct virtio_device, dev);
483 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev =
484 	       container_of(vdev, struct virtio_vdpa_device, vdev);
485 
486 	kfree(vd_dev);
487 }
488 
489 static int virtio_vdpa_probe(struct vdpa_device *vdpa)
490 {
491 	const struct vdpa_config_ops *ops = vdpa->config;
492 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev, *reg_dev = NULL;
493 	int ret = -EINVAL;
494 
495 	vd_dev = kzalloc(sizeof(*vd_dev), GFP_KERNEL);
496 	if (!vd_dev)
497 		return -ENOMEM;
498 
499 	vd_dev->vdev.dev.parent = vdpa_get_dma_dev(vdpa);
500 	vd_dev->vdev.dev.release = virtio_vdpa_release_dev;
501 	vd_dev->vdev.config = &virtio_vdpa_config_ops;
502 	vd_dev->vdpa = vdpa;
503 	INIT_LIST_HEAD(&vd_dev->virtqueues);
504 	spin_lock_init(&vd_dev->lock);
505 
506 	vd_dev->vdev.id.device = ops->get_device_id(vdpa);
507 	if (vd_dev->vdev.id.device == 0)
508 		goto err;
509 
510 	vd_dev->vdev.id.vendor = ops->get_vendor_id(vdpa);
511 	ret = register_virtio_device(&vd_dev->vdev);
512 	reg_dev = vd_dev;
513 	if (ret)
514 		goto err;
515 
516 	vdpa_set_drvdata(vdpa, vd_dev);
517 
518 	return 0;
519 
520 err:
521 	if (reg_dev)
522 		put_device(&vd_dev->vdev.dev);
523 	else
524 		kfree(vd_dev);
525 	return ret;
526 }
527 
528 static void virtio_vdpa_remove(struct vdpa_device *vdpa)
529 {
530 	struct virtio_vdpa_device *vd_dev = vdpa_get_drvdata(vdpa);
531 
532 	unregister_virtio_device(&vd_dev->vdev);
533 }
534 
535 static struct vdpa_driver virtio_vdpa_driver = {
536 	.driver = {
537 		.name	= "virtio_vdpa",
538 	},
539 	.probe	= virtio_vdpa_probe,
540 	.remove = virtio_vdpa_remove,
541 };
542 
543 module_vdpa_driver(virtio_vdpa_driver);
544 
545 MODULE_VERSION(MOD_VERSION);
546 MODULE_LICENSE(MOD_LICENSE);
547 MODULE_AUTHOR(MOD_AUTHOR);
548 MODULE_DESCRIPTION(MOD_DESC);
549