ae9b7d92c76b2dd4e93509021212bada1136be6f
[qemu] / hw / virtio-net.c
1 /*
2  * Virtio Network Device
3  *
4  * Copyright IBM, Corp. 2007
5  *
6  * Authors:
7  *  Anthony Liguori   <aliguori@us.ibm.com>
8  *
9  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
10  * the COPYING file in the top-level directory.
11  *
12  */
13
14 #include "virtio.h"
15 #include "net.h"
16 #include "qemu-timer.h"
17 #include "virtio-net.h"
18
19 #define VIRTIO_NET_VM_VERSION    6
20
21 #define MAC_TABLE_ENTRIES    32
22 #define MAX_VLAN    (1 << 12)   /* Per 802.1Q definition */
23
24 typedef struct VirtIONet
25 {
26     VirtIODevice vdev;
27     uint8_t mac[ETH_ALEN];
28     uint16_t status;
29     VirtQueue *rx_vq;
30     VirtQueue *tx_vq;
31     VirtQueue *ctrl_vq;
32     VLANClientState *vc;
33     QEMUTimer *tx_timer;
34     int tx_timer_active;
35     int mergeable_rx_bufs;
36     int promisc;
37     int allmulti;
38     struct {
39         int in_use;
40         uint8_t *macs;
41     } mac_table;
42     uint32_t *vlans;
43 } VirtIONet;
44
45 /* TODO
46  * - we could suppress RX interrupt if we were so inclined.
47  */
48
49 static VirtIONet *to_virtio_net(VirtIODevice *vdev)
50 {
51     return (VirtIONet *)vdev;
52 }
53
54 static void virtio_net_get_config(VirtIODevice *vdev, uint8_t *config)
55 {
56     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
57     struct virtio_net_config netcfg;
58
59     netcfg.status = n->status;
60     memcpy(netcfg.mac, n->mac, ETH_ALEN);
61     memcpy(config, &netcfg, sizeof(netcfg));
62 }
63
64 static void virtio_net_set_config(VirtIODevice *vdev, const uint8_t *config)
65 {
66     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
67     struct virtio_net_config netcfg;
68
69     memcpy(&netcfg, config, sizeof(netcfg));
70
71     if (memcmp(netcfg.mac, n->mac, ETH_ALEN)) {
72         memcpy(n->mac, netcfg.mac, ETH_ALEN);
73         qemu_format_nic_info_str(n->vc, n->mac);
74     }
75 }
76
77 static void virtio_net_set_link_status(VLANClientState *vc)
78 {
79     VirtIONet *n = vc->opaque;
80     uint16_t old_status = n->status;
81
82     if (vc->link_down)
83         n->status &= ~VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
84     else
85         n->status |= VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
86
87     if (n->status != old_status)
88         virtio_notify_config(&n->vdev);
89 }
90
91 static void virtio_net_reset(VirtIODevice *vdev)
92 {
93     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
94
95     /* Reset back to compatibility mode */
96     n->promisc = 1;
97     n->allmulti = 0;
98
99     /* Flush any MAC and VLAN filter table state */
100     n->mac_table.in_use = 0;
101     memset(n->mac_table.macs, 0, MAC_TABLE_ENTRIES * ETH_ALEN);
102     memset(n->vlans, 0, MAX_VLAN >> 3);
103 }
104
105 static uint32_t virtio_net_get_features(VirtIODevice *vdev)
106 {
107     uint32_t features = (1 << VIRTIO_NET_F_MAC) |
108                         (1 << VIRTIO_NET_F_STATUS) |
109                         (1 << VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ) |
110                         (1 << VIRTIO_NET_F_CTRL_RX) |
111                         (1 << VIRTIO_NET_F_CTRL_VLAN);
112
113     return features;
114 }
115
116 static uint32_t virtio_net_bad_features(VirtIODevice *vdev)
117 {
118     uint32_t features = 0;
119
120     /* Linux kernel 2.6.25.  It understood MAC (as everyone must),
121      * but also these: */
122     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_MAC);
123     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM);
124     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4);
125     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6);
126     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN);
127
128     return features & virtio_net_get_features(vdev);
129 }
130
131 static void virtio_net_set_features(VirtIODevice *vdev, uint32_t features)
132 {
133     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
134
135     n->mergeable_rx_bufs = !!(features & (1 << VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF));
136 }
137
138 static int virtio_net_handle_rx_mode(VirtIONet *n, uint8_t cmd,
139                                      VirtQueueElement *elem)
140 {
141     uint8_t on;
142
143     if (elem->out_num != 2 || elem->out_sg[1].iov_len != sizeof(on)) {
144         fprintf(stderr, "virtio-net ctrl invalid rx mode command\n");
145         exit(1);
146     }
147
148     on = ldub_p(elem->out_sg[1].iov_base);
149
150     if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_PROMISC)
151         n->promisc = on;
152     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_ALLMULTI)
153         n->allmulti = on;
154     else
155         return VIRTIO_NET_ERR;
156
157     return VIRTIO_NET_OK;
158 }
159
160 static int virtio_net_handle_mac(VirtIONet *n, uint8_t cmd,
161                                  VirtQueueElement *elem)
162 {
163     struct virtio_net_ctrl_mac mac_data;
164
165     if (cmd != VIRTIO_NET_CTRL_MAC_TABLE_SET || elem->out_num != 3 ||
166         elem->out_sg[1].iov_len < sizeof(mac_data) ||
167         elem->out_sg[2].iov_len < sizeof(mac_data))
168         return VIRTIO_NET_ERR;
169
170     n->mac_table.in_use = 0;
171     memset(n->mac_table.macs, 0, MAC_TABLE_ENTRIES * ETH_ALEN);
172
173     mac_data.entries = ldl_le_p(elem->out_sg[1].iov_base);
174
175     if (sizeof(mac_data.entries) +
176         (mac_data.entries * ETH_ALEN) > elem->out_sg[1].iov_len)
177         return VIRTIO_NET_ERR;
178
179     if (mac_data.entries <= MAC_TABLE_ENTRIES) {
180         memcpy(n->mac_table.macs, elem->out_sg[1].iov_base + sizeof(mac_data),
181                mac_data.entries * ETH_ALEN);
182         n->mac_table.in_use += mac_data.entries;
183     } else {
184         n->promisc = 1;
185         return VIRTIO_NET_OK;
186     }
187
188     mac_data.entries = ldl_le_p(elem->out_sg[2].iov_base);
189
190     if (sizeof(mac_data.entries) +
191         (mac_data.entries * ETH_ALEN) > elem->out_sg[2].iov_len)
192         return VIRTIO_NET_ERR;
193
194     if (mac_data.entries) {
195         if (n->mac_table.in_use + mac_data.entries <= MAC_TABLE_ENTRIES) {
196             memcpy(n->mac_table.macs + (n->mac_table.in_use * ETH_ALEN),
197                    elem->out_sg[2].iov_base + sizeof(mac_data),
198                    mac_data.entries * ETH_ALEN);
199             n->mac_table.in_use += mac_data.entries;
200         } else
201             n->allmulti = 1;
202     }
203
204     return VIRTIO_NET_OK;
205 }
206
207 static int virtio_net_handle_vlan_table(VirtIONet *n, uint8_t cmd,
208                                         VirtQueueElement *elem)
209 {
210     uint16_t vid;
211
212     if (elem->out_num != 2 || elem->out_sg[1].iov_len != sizeof(vid)) {
213         fprintf(stderr, "virtio-net ctrl invalid vlan command\n");
214         return VIRTIO_NET_ERR;
215     }
216
217     vid = lduw_le_p(elem->out_sg[1].iov_base);
218
219     if (vid >= MAX_VLAN)
220         return VIRTIO_NET_ERR;
221
222     if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_ADD)
223         n->vlans[vid >> 5] |= (1U << (vid & 0x1f));
224     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_DEL)
225         n->vlans[vid >> 5] &= ~(1U << (vid & 0x1f));
226     else
227         return VIRTIO_NET_ERR;
228
229     return VIRTIO_NET_OK;
230 }
231
232 static void virtio_net_handle_ctrl(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
233 {
234     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
235     struct virtio_net_ctrl_hdr ctrl;
236     virtio_net_ctrl_ack status = VIRTIO_NET_ERR;
237     VirtQueueElement elem;
238
239     while (virtqueue_pop(vq, &elem)) {
240         if ((elem.in_num < 1) || (elem.out_num < 1)) {
241             fprintf(stderr, "virtio-net ctrl missing headers\n");
242             exit(1);
243         }
244
245         if (elem.out_sg[0].iov_len < sizeof(ctrl) ||
246             elem.in_sg[elem.in_num - 1].iov_len < sizeof(status)) {
247             fprintf(stderr, "virtio-net ctrl header not in correct element\n");
248             exit(1);
249         }
250
251         ctrl.class = ldub_p(elem.out_sg[0].iov_base);
252         ctrl.cmd = ldub_p(elem.out_sg[0].iov_base + sizeof(ctrl.class));
253
254         if (ctrl.class == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE)
255             status = virtio_net_handle_rx_mode(n, ctrl.cmd, &elem);
256         else if (ctrl.class == VIRTIO_NET_CTRL_MAC)
257             status = virtio_net_handle_mac(n, ctrl.cmd, &elem);
258         else if (ctrl.class == VIRTIO_NET_CTRL_VLAN)
259             status = virtio_net_handle_vlan_table(n, ctrl.cmd, &elem);
260
261         stb_p(elem.in_sg[elem.in_num - 1].iov_base, status);
262
263         virtqueue_push(vq, &elem, sizeof(status));
264         virtio_notify(vdev, vq);
265     }
266 }
267
268 /* RX */
269
270 static void virtio_net_handle_rx(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
271 {
272 }
273
274 static int do_virtio_net_can_receive(VirtIONet *n, int bufsize)
275 {
276     if (!virtio_queue_ready(n->rx_vq) ||
277         !(n->vdev.status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK))
278         return 0;
279
280     if (virtio_queue_empty(n->rx_vq) ||
281         (n->mergeable_rx_bufs &&
282          !virtqueue_avail_bytes(n->rx_vq, bufsize, 0))) {
283         virtio_queue_set_notification(n->rx_vq, 1);
284         return 0;
285     }
286
287     virtio_queue_set_notification(n->rx_vq, 0);
288     return 1;
289 }
290
291 static int virtio_net_can_receive(void *opaque)
292 {
293     VirtIONet *n = opaque;
294
295     return do_virtio_net_can_receive(n, VIRTIO_NET_MAX_BUFSIZE);
296 }
297
298 static int iov_fill(struct iovec *iov, int iovcnt, const void *buf, int count)
299 {
300     int offset, i;
301
302     offset = i = 0;
303     while (offset < count && i < iovcnt) {
304         int len = MIN(iov[i].iov_len, count - offset);
305         memcpy(iov[i].iov_base, buf + offset, len);
306         offset += len;
307         i++;
308     }
309
310     return offset;
311 }
312
313 static int receive_header(VirtIONet *n, struct iovec *iov, int iovcnt,
314                           const void *buf, size_t size, size_t hdr_len)
315 {
316     struct virtio_net_hdr *hdr = iov[0].iov_base;
317     int offset = 0;
318
319     hdr->flags = 0;
320     hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
321
322     /* We only ever receive a struct virtio_net_hdr from the tapfd,
323      * but we may be passing along a larger header to the guest.
324      */
325     iov[0].iov_base += hdr_len;
326     iov[0].iov_len  -= hdr_len;
327
328     return offset;
329 }
330
331 static int receive_filter(VirtIONet *n, const uint8_t *buf, int size)
332 {
333     static const uint8_t bcast[] = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
334     static const uint8_t vlan[] = {0x81, 0x00};
335     uint8_t *ptr = (uint8_t *)buf;
336     int i;
337
338     if (n->promisc)
339         return 1;
340
341 #ifdef TAP_VNET_HDR
342     if (tap_has_vnet_hdr(n->vc->vlan->first_client))
343         ptr += sizeof(struct virtio_net_hdr);
344 #endif
345
346     if (!memcmp(&ptr[12], vlan, sizeof(vlan))) {
347         int vid = be16_to_cpup((uint16_t *)(ptr + 14)) & 0xfff;
348         if (!(n->vlans[vid >> 5] & (1U << (vid & 0x1f))))
349             return 0;
350     }
351
352     if ((ptr[0] & 1) && n->allmulti)
353         return 1;
354
355     if (!memcmp(ptr, bcast, sizeof(bcast)))
356         return 1;
357
358     if (!memcmp(ptr, n->mac, ETH_ALEN))
359         return 1;
360
361     for (i = 0; i < n->mac_table.in_use; i++) {
362         if (!memcmp(ptr, &n->mac_table.macs[i * ETH_ALEN], ETH_ALEN))
363             return 1;
364     }
365
366     return 0;
367 }
368
369 static void virtio_net_receive(void *opaque, const uint8_t *buf, int size)
370 {
371     VirtIONet *n = opaque;
372     struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf *mhdr = NULL;
373     size_t hdr_len, offset, i;
374
375     if (!do_virtio_net_can_receive(n, size))
376         return;
377
378     if (!receive_filter(n, buf, size))
379         return;
380
381     /* hdr_len refers to the header we supply to the guest */
382     hdr_len = n->mergeable_rx_bufs ?
383         sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf) : sizeof(struct virtio_net_hdr);
384
385     offset = i = 0;
386
387     while (offset < size) {
388         VirtQueueElement elem;
389         int len, total;
390         struct iovec sg[VIRTQUEUE_MAX_SIZE];
391
392         len = total = 0;
393
394         if ((i != 0 && !n->mergeable_rx_bufs) ||
395             virtqueue_pop(n->rx_vq, &elem) == 0) {
396             if (i == 0)
397                 return;
398             fprintf(stderr, "virtio-net truncating packet\n");
399             exit(1);
400         }
401
402         if (elem.in_num < 1) {
403             fprintf(stderr, "virtio-net receive queue contains no in buffers\n");
404             exit(1);
405         }
406
407         if (!n->mergeable_rx_bufs && elem.in_sg[0].iov_len != hdr_len) {
408             fprintf(stderr, "virtio-net header not in first element\n");
409             exit(1);
410         }
411
412         memcpy(&sg, &elem.in_sg[0], sizeof(sg[0]) * elem.in_num);
413
414         if (i == 0) {
415             if (n->mergeable_rx_bufs)
416                 mhdr = (struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf *)sg[0].iov_base;
417
418             offset += receive_header(n, sg, elem.in_num,
419                                      buf + offset, size - offset, hdr_len);
420             total += hdr_len;
421         }
422
423         /* copy in packet.  ugh */
424         len = iov_fill(sg, elem.in_num,
425                        buf + offset, size - offset);
426         total += len;
427
428         /* signal other side */
429         virtqueue_fill(n->rx_vq, &elem, total, i++);
430
431         offset += len;
432     }
433
434     if (mhdr)
435         mhdr->num_buffers = i;
436
437     virtqueue_flush(n->rx_vq, i);
438     virtio_notify(&n->vdev, n->rx_vq);
439 }
440
441 /* TX */
442 static void virtio_net_flush_tx(VirtIONet *n, VirtQueue *vq)
443 {
444     VirtQueueElement elem;
445     int has_vnet_hdr = 0;
446
447     if (!(n->vdev.status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK))
448         return;
449
450     while (virtqueue_pop(vq, &elem)) {
451         ssize_t len = 0;
452         unsigned int out_num = elem.out_num;
453         struct iovec *out_sg = &elem.out_sg[0];
454         unsigned hdr_len;
455
456         /* hdr_len refers to the header received from the guest */
457         hdr_len = n->mergeable_rx_bufs ?
458             sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf) :
459             sizeof(struct virtio_net_hdr);
460
461         if (out_num < 1 || out_sg->iov_len != hdr_len) {
462             fprintf(stderr, "virtio-net header not in first element\n");
463             exit(1);
464         }
465
466         /* ignore the header if GSO is not supported */
467         if (!has_vnet_hdr) {
468             out_num--;
469             out_sg++;
470             len += hdr_len;
471         } else if (n->mergeable_rx_bufs) {
472             /* tapfd expects a struct virtio_net_hdr */
473             hdr_len -= sizeof(struct virtio_net_hdr);
474             out_sg->iov_len -= hdr_len;
475             len += hdr_len;
476         }
477
478         len += qemu_sendv_packet(n->vc, out_sg, out_num);
479
480         virtqueue_push(vq, &elem, len);
481         virtio_notify(&n->vdev, vq);
482     }
483 }
484
485 static void virtio_net_handle_tx(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
486 {
487     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
488
489     if (n->tx_timer_active) {
490         virtio_queue_set_notification(vq, 1);
491         qemu_del_timer(n->tx_timer);
492         n->tx_timer_active = 0;
493         virtio_net_flush_tx(n, vq);
494     } else {
495         qemu_mod_timer(n->tx_timer,
496                        qemu_get_clock(vm_clock) + TX_TIMER_INTERVAL);
497         n->tx_timer_active = 1;
498         virtio_queue_set_notification(vq, 0);
499     }
500 }
501
502 static void virtio_net_tx_timer(void *opaque)
503 {
504     VirtIONet *n = opaque;
505
506     n->tx_timer_active = 0;
507
508     /* Just in case the driver is not ready on more */
509     if (!(n->vdev.status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK))
510         return;
511
512     virtio_queue_set_notification(n->tx_vq, 1);
513     virtio_net_flush_tx(n, n->tx_vq);
514 }
515
516 static void virtio_net_save(QEMUFile *f, void *opaque)
517 {
518     VirtIONet *n = opaque;
519
520     virtio_save(&n->vdev, f);
521
522     qemu_put_buffer(f, n->mac, ETH_ALEN);
523     qemu_put_be32(f, n->tx_timer_active);
524     qemu_put_be32(f, n->mergeable_rx_bufs);
525     qemu_put_be16(f, n->status);
526     qemu_put_be32(f, n->promisc);
527     qemu_put_be32(f, n->allmulti);
528     qemu_put_be32(f, n->mac_table.in_use);
529     qemu_put_buffer(f, n->mac_table.macs, n->mac_table.in_use * ETH_ALEN);
530     qemu_put_buffer(f, (uint8_t *)n->vlans, MAX_VLAN >> 3);
531 }
532
533 static int virtio_net_load(QEMUFile *f, void *opaque, int version_id)
534 {
535     VirtIONet *n = opaque;
536
537     if (version_id < 2 || version_id > VIRTIO_NET_VM_VERSION)
538         return -EINVAL;
539
540     virtio_load(&n->vdev, f);
541
542     qemu_get_buffer(f, n->mac, ETH_ALEN);
543     n->tx_timer_active = qemu_get_be32(f);
544     n->mergeable_rx_bufs = qemu_get_be32(f);
545
546     if (version_id >= 3)
547         n->status = qemu_get_be16(f);
548
549     if (version_id >= 4) {
550         n->promisc = qemu_get_be32(f);
551         n->allmulti = qemu_get_be32(f);
552     }
553
554     if (version_id >= 5) {
555         n->mac_table.in_use = qemu_get_be32(f);
556         /* MAC_TABLE_ENTRIES may be different from the saved image */
557         if (n->mac_table.in_use <= MAC_TABLE_ENTRIES) {
558             qemu_get_buffer(f, n->mac_table.macs,
559                             n->mac_table.in_use * ETH_ALEN);
560         } else if (n->mac_table.in_use) {
561             qemu_fseek(f, n->mac_table.in_use * ETH_ALEN, SEEK_CUR);
562             n->promisc = 1;
563             n->mac_table.in_use = 0;
564         }
565     }
566  
567     if (version_id >= 6)
568         qemu_get_buffer(f, (uint8_t *)n->vlans, MAX_VLAN >> 3);
569
570     if (n->tx_timer_active) {
571         qemu_mod_timer(n->tx_timer,
572                        qemu_get_clock(vm_clock) + TX_TIMER_INTERVAL);
573     }
574
575     return 0;
576 }
577
578 PCIDevice *virtio_net_init(PCIBus *bus, NICInfo *nd, int devfn)
579 {
580     VirtIONet *n;
581     static int virtio_net_id;
582
583     n = (VirtIONet *)virtio_init_pci(bus, "virtio-net",
584                                      PCI_VENDOR_ID_REDHAT_QUMRANET,
585                                      PCI_DEVICE_ID_VIRTIO_NET,
586                                      PCI_VENDOR_ID_REDHAT_QUMRANET,
587                                      VIRTIO_ID_NET,
588                                      PCI_CLASS_NETWORK_ETHERNET, 0x00,
589                                      sizeof(struct virtio_net_config),
590                                      sizeof(VirtIONet));
591     if (!n)
592         return NULL;
593
594     n->vdev.get_config = virtio_net_get_config;
595     n->vdev.set_config = virtio_net_set_config;
596     n->vdev.get_features = virtio_net_get_features;
597     n->vdev.set_features = virtio_net_set_features;
598     n->vdev.bad_features = virtio_net_bad_features;
599     n->vdev.reset = virtio_net_reset;
600     n->rx_vq = virtio_add_queue(&n->vdev, 256, virtio_net_handle_rx);
601     n->tx_vq = virtio_add_queue(&n->vdev, 256, virtio_net_handle_tx);
602     n->ctrl_vq = virtio_add_queue(&n->vdev, 16, virtio_net_handle_ctrl);
603     memcpy(n->mac, nd->macaddr, ETH_ALEN);
604     n->status = VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
605     n->vc = qemu_new_vlan_client(nd->vlan, nd->model, nd->name,
606                                  virtio_net_receive, virtio_net_can_receive, n);
607     n->vc->link_status_changed = virtio_net_set_link_status;
608
609     qemu_format_nic_info_str(n->vc, n->mac);
610
611     n->tx_timer = qemu_new_timer(vm_clock, virtio_net_tx_timer, n);
612     n->tx_timer_active = 0;
613     n->mergeable_rx_bufs = 0;
614     n->promisc = 1; /* for compatibility */
615
616     n->mac_table.macs = qemu_mallocz(MAC_TABLE_ENTRIES * ETH_ALEN);
617
618     n->vlans = qemu_mallocz(MAX_VLAN >> 3);
619
620     register_savevm("virtio-net", virtio_net_id++, VIRTIO_NET_VM_VERSION,
621                     virtio_net_save, virtio_net_load, n);
622     return (PCIDevice *)n;
623 }