drivers/virtio/virtio_pci_common.c

   1 /*
   2  * Virtio PCI driver - common functionality for all device versions
   3  *
   4  * This module allows virtio devices to be used over a virtual PCI device.
   5  * This can be used with QEMU based VMMs like KVM or Xen.
   6  *
   7  * Copyright IBM Corp. 2007
   8  * Copyright Red Hat, Inc. 2014
   9  *
  10  * Authors:
  11  *  Anthony Liguori  <aliguori@us.ibm.com>
  12  *  Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au>
  13  *  Michael S. Tsirkin <mst@redhat.com>
  14  *
  15  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
  16  * See the COPYING file in the top-level directory.
  17  *
  18  */
  19
  20 #include "virtio_pci_common.h"
  21
  22 static bool force_legacy = false;
  23
  24 #if IS_ENABLED(CONFIG_VIRTIO_PCI_LEGACY)
  25 module_param(force_legacy, bool, 0444);
  26 MODULE_PARM_DESC(force_legacy,
  27                  "Force legacy mode for transitional virtio 1 devices");
  28 #endif
  29
  30 /* wait for pending irq handlers */
  31 void vp_synchronize_vectors(struct virtio_device *vdev)
  32 {
  33         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
  34         int i;
  35
  36         if (vp_dev->intx_enabled)
  37                 synchronize_irq(vp_dev->pci_dev->irq);
  38
  39         for (i = 0; i < vp_dev->msix_vectors; ++i)
  40                 synchronize_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, i));
  41 }
  42
  43 /* the notify function used when creating a virt queue */
  44 bool vp_notify(struct virtqueue *vq)
  45 {
  46         /* we write the queue's selector into the notification register to
  47          * signal the other end */
  48         iowrite16(vq->index, (void __iomem *)vq->priv);
  49         return true;
  50 }
  51
  52 /* Handle a configuration change: Tell driver if it wants to know. */
  53 static irqreturn_t vp_config_changed(int irq, void *opaque)
  54 {
  55         struct virtio_pci_device *vp_dev = opaque;
  56
  57         virtio_config_changed(&vp_dev->vdev);
  58         return IRQ_HANDLED;
  59 }
  60
  61 /* Notify all virtqueues on an interrupt. */
  62 static irqreturn_t vp_vring_interrupt(int irq, void *opaque)
  63 {
  64         struct virtio_pci_device *vp_dev = opaque;
  65         struct virtio_pci_vq_info *info;
  66         irqreturn_t ret = IRQ_NONE;
  67         unsigned long flags;
  68
  69         spin_lock_irqsave(&vp_dev->lock, flags);
  70         list_for_each_entry(info, &vp_dev->virtqueues, node) {
  71                 if (vring_interrupt(irq, info->vq) == IRQ_HANDLED)
  72                         ret = IRQ_HANDLED;
  73         }
  74         spin_unlock_irqrestore(&vp_dev->lock, flags);
  75
  76         return ret;
  77 }
  78
  79 /* A small wrapper to also acknowledge the interrupt when it's handled.
  80  * I really need an EIO hook for the vring so I can ack the interrupt once we
  81  * know that we'll be handling the IRQ but before we invoke the callback since
  82  * the callback may notify the host which results in the host attempting to
  83  * raise an interrupt that we would then mask once we acknowledged the
  84  * interrupt. */
  85 static irqreturn_t vp_interrupt(int irq, void *opaque)
  86 {
  87         struct virtio_pci_device *vp_dev = opaque;
  88         u8 isr;
  89
  90         /* reading the ISR has the effect of also clearing it so it's very
  91          * important to save off the value. */
  92         isr = ioread8(vp_dev->isr);
  93
  94         /* It's definitely not us if the ISR was not high */
  95         if (!isr)
  96                 return IRQ_NONE;
  97
  98         /* Configuration change?  Tell driver if it wants to know. */
  99         if (isr & VIRTIO_PCI_ISR_CONFIG)
 100                 vp_config_changed(irq, opaque);
 101
 102         return vp_vring_interrupt(irq, opaque);
 103 }
 104
 105 static int vp_request_msix_vectors(struct virtio_device *vdev, int nvectors,
 106                                    bool per_vq_vectors, struct irq_affinity *desc)
 107 {
 108         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 109         const char *name = dev_name(&vp_dev->vdev.dev);
 110         unsigned flags = PCI_IRQ_MSIX;
 111         unsigned i, v;
 112         int err = -ENOMEM;
 113
 114         vp_dev->msix_vectors = nvectors;
 115
 116         vp_dev->msix_names = kmalloc(nvectors * sizeof *vp_dev->msix_names,
 117                                      GFP_KERNEL);
 118         if (!vp_dev->msix_names)
 119                 goto error;
 120         vp_dev->msix_affinity_masks
 121                 = kzalloc(nvectors * sizeof *vp_dev->msix_affinity_masks,
 122                           GFP_KERNEL);
 123         if (!vp_dev->msix_affinity_masks)
 124                 goto error;
 125         for (i = 0; i < nvectors; ++i)
 126                 if (!alloc_cpumask_var(&vp_dev->msix_affinity_masks[i],
 127                                         GFP_KERNEL))
 128                         goto error;
 129
 130         if (desc) {
 131                 flags |= PCI_IRQ_AFFINITY;
 132                 desc->pre_vectors++; /* virtio config vector */
 133         }
 134
 135         err = pci_alloc_irq_vectors_affinity(vp_dev->pci_dev, nvectors,
 136                                              nvectors, flags, desc);
 137         if (err < 0)
 138                 goto error;
 139         vp_dev->msix_enabled = 1;
 140
 141         /* Set the vector used for configuration */
 142         v = vp_dev->msix_used_vectors;
 143         snprintf(vp_dev->msix_names[v], sizeof *vp_dev->msix_names,
 144                  "%s-config", name);
 145         err = request_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, v),
 146                           vp_config_changed, 0, vp_dev->msix_names[v],
 147                           vp_dev);
 148         if (err)
 149                 goto error;
 150         ++vp_dev->msix_used_vectors;
 151
 152         v = vp_dev->config_vector(vp_dev, v);
 153         /* Verify we had enough resources to assign the vector */
 154         if (v == VIRTIO_MSI_NO_VECTOR) {
 155                 err = -EBUSY;
 156                 goto error;
 157         }
 158
 159         if (!per_vq_vectors) {
 160                 /* Shared vector for all VQs */
 161                 v = vp_dev->msix_used_vectors;
 162                 snprintf(vp_dev->msix_names[v], sizeof *vp_dev->msix_names,
 163                          "%s-virtqueues", name);
 164                 err = request_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, v),
 165                                   vp_vring_interrupt, 0, vp_dev->msix_names[v],
 166                                   vp_dev);
 167                 if (err)
 168                         goto error;
 169                 ++vp_dev->msix_used_vectors;
 170         }
 171         return 0;
 172 error:
 173         return err;
 174 }
 175
 176 static struct virtqueue *vp_setup_vq(struct virtio_device *vdev, unsigned index,
 177                                      void (*callback)(struct virtqueue *vq),
 178                                      const char *name,
 179                                      bool ctx,
 180                                      u16 msix_vec)
 181 {
 182         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 183         struct virtio_pci_vq_info *info = kmalloc(sizeof *info, GFP_KERNEL);
 184         struct virtqueue *vq;
 185         unsigned long flags;
 186
 187         /* fill out our structure that represents an active queue */
 188         if (!info)
 189                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 190
 191         vq = vp_dev->setup_vq(vp_dev, info, index, callback, name, ctx,
 192                               msix_vec);
 193         if (IS_ERR(vq))
 194                 goto out_info;
 195
 196         info->vq = vq;
 197         if (callback) {
 198                 spin_lock_irqsave(&vp_dev->lock, flags);
 199                 list_add(&info->node, &vp_dev->virtqueues);
 200                 spin_unlock_irqrestore(&vp_dev->lock, flags);
 201         } else {
 202                 INIT_LIST_HEAD(&info->node);
 203         }
 204
 205         vp_dev->vqs[index] = info;
 206         return vq;
 207
 208 out_info:
 209         kfree(info);
 210         return vq;
 211 }
 212
 213 static void vp_del_vq(struct virtqueue *vq)
 214 {
 215         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vq->vdev);
 216         struct virtio_pci_vq_info *info = vp_dev->vqs[vq->index];
 217         unsigned long flags;
 218
 219         spin_lock_irqsave(&vp_dev->lock, flags);
 220         list_del(&info->node);
 221         spin_unlock_irqrestore(&vp_dev->lock, flags);
 222
 223         vp_dev->del_vq(info);
 224         kfree(info);
 225 }
 226
 227 /* the config->del_vqs() implementation */
 228 void vp_del_vqs(struct virtio_device *vdev)
 229 {
 230         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 231         struct virtqueue *vq, *n;
 232         int i;
 233
 234         list_for_each_entry_safe(vq, n, &vdev->vqs, list) {
 235                 if (vp_dev->per_vq_vectors) {
 236                         int v = vp_dev->vqs[vq->index]->msix_vector;
 237
 238                         if (v != VIRTIO_MSI_NO_VECTOR) {
 239                                 int irq = pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, v);
 240
 241                                 irq_set_affinity_hint(irq, NULL);
 242                                 free_irq(irq, vq);
 243                         }
 244                 }
 245                 vp_del_vq(vq);
 246         }
 247         vp_dev->per_vq_vectors = false;
 248
 249         if (vp_dev->intx_enabled) {
 250                 free_irq(vp_dev->pci_dev->irq, vp_dev);
 251                 vp_dev->intx_enabled = 0;
 252         }
 253
 254         for (i = 0; i < vp_dev->msix_used_vectors; ++i)
 255                 free_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, i), vp_dev);
 256
 257         if (vp_dev->msix_affinity_masks) {
 258                 for (i = 0; i < vp_dev->msix_vectors; i++)
 259                         if (vp_dev->msix_affinity_masks[i])
 260                                 free_cpumask_var(vp_dev->msix_affinity_masks[i]);
 261         }
 262
 263         if (vp_dev->msix_enabled) {
 264                 /* Disable the vector used for configuration */
 265                 vp_dev->config_vector(vp_dev, VIRTIO_MSI_NO_VECTOR);
 266
 267                 pci_free_irq_vectors(vp_dev->pci_dev);
 268                 vp_dev->msix_enabled = 0;
 269         }
 270
 271         vp_dev->msix_vectors = 0;
 272         vp_dev->msix_used_vectors = 0;
 273         kfree(vp_dev->msix_names);
 274         vp_dev->msix_names = NULL;
 275         kfree(vp_dev->msix_affinity_masks);
 276         vp_dev->msix_affinity_masks = NULL;
 277         kfree(vp_dev->vqs);
 278         vp_dev->vqs = NULL;
 279 }
 280
 281 static int vp_find_vqs_msix(struct virtio_device *vdev, unsigned nvqs,
 282                 struct virtqueue *vqs[], vq_callback_t *callbacks[],
 283                 const char * const names[], bool per_vq_vectors,
 284                 const bool *ctx,
 285                 struct irq_affinity *desc)
 286 {
 287         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 288         u16 msix_vec;
 289         int i, err, nvectors, allocated_vectors;
 290
 291         vp_dev->vqs = kcalloc(nvqs, sizeof(*vp_dev->vqs), GFP_KERNEL);
 292         if (!vp_dev->vqs)
 293                 return -ENOMEM;
 294
 295         if (per_vq_vectors) {
 296                 /* Best option: one for change interrupt, one per vq. */
 297                 nvectors = 1;
 298                 for (i = 0; i < nvqs; ++i)
 299                         if (callbacks[i])
 300                                 ++nvectors;
 301         } else {
 302                 /* Second best: one for change, shared for all vqs. */
 303                 nvectors = 2;
 304         }
 305
 306         err = vp_request_msix_vectors(vdev, nvectors, per_vq_vectors,
 307                                       per_vq_vectors ? desc : NULL);
 308         if (err)
 309                 goto error_find;
 310
 311         vp_dev->per_vq_vectors = per_vq_vectors;
 312         allocated_vectors = vp_dev->msix_used_vectors;
 313         for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
 314                 if (!names[i]) {
 315                         vqs[i] = NULL;
 316                         continue;
 317                 }
 318
 319                 if (!callbacks[i])
 320                         msix_vec = VIRTIO_MSI_NO_VECTOR;
 321                 else if (vp_dev->per_vq_vectors)
 322                         msix_vec = allocated_vectors++;
 323                 else
 324                         msix_vec = VP_MSIX_VQ_VECTOR;
 325                 vqs[i] = vp_setup_vq(vdev, i, callbacks[i], names[i],
 326                                      ctx ? ctx[i] : false,
 327                                      msix_vec);
 328                 if (IS_ERR(vqs[i])) {
 329                         err = PTR_ERR(vqs[i]);
 330                         goto error_find;
 331                 }
 332
 333                 if (!vp_dev->per_vq_vectors || msix_vec == VIRTIO_MSI_NO_VECTOR)
 334                         continue;
 335
 336                 /* allocate per-vq irq if available and necessary */
 337                 snprintf(vp_dev->msix_names[msix_vec],
 338                          sizeof *vp_dev->msix_names,
 339                          "%s-%s",
 340                          dev_name(&vp_dev->vdev.dev), names[i]);
 341                 err = request_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, msix_vec),
 342                                   vring_interrupt, 0,
 343                                   vp_dev->msix_names[msix_vec],
 344                                   vqs[i]);
 345                 if (err)
 346                         goto error_find;
 347         }
 348         return 0;
 349
 350 error_find:
 351         vp_del_vqs(vdev);
 352         return err;
 353 }
 354
 355 static int vp_find_vqs_intx(struct virtio_device *vdev, unsigned nvqs,
 356                 struct virtqueue *vqs[], vq_callback_t *callbacks[],
 357                 const char * const names[], const bool *ctx)
 358 {
 359         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 360         int i, err;
 361
 362         vp_dev->vqs = kcalloc(nvqs, sizeof(*vp_dev->vqs), GFP_KERNEL);
 363         if (!vp_dev->vqs)
 364                 return -ENOMEM;
 365
 366         err = request_irq(vp_dev->pci_dev->irq, vp_interrupt, IRQF_SHARED,
 367                         dev_name(&vdev->dev), vp_dev);
 368         if (err)
 369                 goto out_del_vqs;
 370
 371         vp_dev->intx_enabled = 1;
 372         vp_dev->per_vq_vectors = false;
 373         for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
 374                 if (!names[i]) {
 375                         vqs[i] = NULL;
 376                         continue;
 377                 }
 378                 vqs[i] = vp_setup_vq(vdev, i, callbacks[i], names[i],
 379                                      ctx ? ctx[i] : false,
 380                                      VIRTIO_MSI_NO_VECTOR);
 381                 if (IS_ERR(vqs[i])) {
 382                         err = PTR_ERR(vqs[i]);
 383                         goto out_del_vqs;
 384                 }
 385         }
 386
 387         return 0;
 388 out_del_vqs:
 389         vp_del_vqs(vdev);
 390         return err;
 391 }
 392
 393 /* the config->find_vqs() implementation */
 394 int vp_find_vqs(struct virtio_device *vdev, unsigned nvqs,
 395                 struct virtqueue *vqs[], vq_callback_t *callbacks[],
 396                 const char * const names[], const bool *ctx,
 397                 struct irq_affinity *desc)
 398 {
 399         int err;
 400
 401         /* Try MSI-X with one vector per queue. */
 402         err = vp_find_vqs_msix(vdev, nvqs, vqs, callbacks, names, true, ctx, desc);
 403         if (!err)
 404                 return 0;
 405         /* Fallback: MSI-X with one vector for config, one shared for queues. */
 406         err = vp_find_vqs_msix(vdev, nvqs, vqs, callbacks, names, false, ctx, desc);
 407         if (!err)
 408                 return 0;
 409         /* Finally fall back to regular interrupts. */
 410         return vp_find_vqs_intx(vdev, nvqs, vqs, callbacks, names, ctx);
 411 }
 412
 413 const char *vp_bus_name(struct virtio_device *vdev)
 414 {
 415         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 416
 417         return pci_name(vp_dev->pci_dev);
 418 }
 419
 420 /* Setup the affinity for a virtqueue:
 421  * - force the affinity for per vq vector
 422  * - OR over all affinities for shared MSI
 423  * - ignore the affinity request if we're using INTX
 424  */
 425 int vp_set_vq_affinity(struct virtqueue *vq, int cpu)
 426 {
 427         struct virtio_device *vdev = vq->vdev;
 428         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 429         struct virtio_pci_vq_info *info = vp_dev->vqs[vq->index];
 430         struct cpumask *mask;
 431         unsigned int irq;
 432
 433         if (!vq->callback)
 434                 return -EINVAL;
 435
 436         if (vp_dev->msix_enabled) {
 437                 mask = vp_dev->msix_affinity_masks[info->msix_vector];
 438                 irq = pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, info->msix_vector);
 439                 if (cpu == -1)
 440                         irq_set_affinity_hint(irq, NULL);
 441                 else {
 442                         cpumask_clear(mask);
 443                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
 444                         irq_set_affinity_hint(irq, mask);
 445                 }
 446         }
 447         return 0;
 448 }
 449
 450 const struct cpumask *vp_get_vq_affinity(struct virtio_device *vdev, int index)
 451 {
 452         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 453
 454         if (!vp_dev->per_vq_vectors ||
 455             vp_dev->vqs[index]->msix_vector == VIRTIO_MSI_NO_VECTOR)
 456                 return NULL;
 457
 458         return pci_irq_get_affinity(vp_dev->pci_dev,
 459                                     vp_dev->vqs[index]->msix_vector);
 460 }
 461
 462 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 463 static int virtio_pci_freeze(struct device *dev)
 464 {
 465         struct pci_dev *pci_dev = to_pci_dev(dev);
 466         struct virtio_pci_device *vp_dev = pci_get_drvdata(pci_dev);
 467         int ret;
 468
 469         ret = virtio_device_freeze(&vp_dev->vdev);
 470
 471         if (!ret)
 472                 pci_disable_device(pci_dev);
 473         return ret;
 474 }
 475
 476 static int virtio_pci_restore(struct device *dev)
 477 {
 478         struct pci_dev *pci_dev = to_pci_dev(dev);
 479         struct virtio_pci_device *vp_dev = pci_get_drvdata(pci_dev);
 480         int ret;
 481
 482         ret = pci_enable_device(pci_dev);
 483         if (ret)
 484                 return ret;
 485
 486         pci_set_master(pci_dev);
 487         return virtio_device_restore(&vp_dev->vdev);
 488 }
 489
 490 static const struct dev_pm_ops virtio_pci_pm_ops = {
 491         SET_SYSTEM_SLEEP_PM_OPS(virtio_pci_freeze, virtio_pci_restore)
 492 };
 493 #endif
 494
 495
 496 /* Qumranet donated their vendor ID for devices 0x1000 thru 0x10FF. */
 497 static const struct pci_device_id virtio_pci_id_table[] = {
 498         { PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_REDHAT_QUMRANET, PCI_ANY_ID) },
 499         { 0 }
 500 };
 501
 502 MODULE_DEVICE_TABLE(pci, virtio_pci_id_table);
 503
 504 static void virtio_pci_release_dev(struct device *_d)
 505 {
 506         struct virtio_device *vdev = dev_to_virtio(_d);
 507         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 508
 509         /* As struct device is a kobject, it's not safe to
 510          * free the memory (including the reference counter itself)
 511          * until it's release callback. */
 512         kfree(vp_dev);
 513 }
 514
 515 static int virtio_pci_probe(struct pci_dev *pci_dev,
 516                             const struct pci_device_id *id)
 517 {
 518         struct virtio_pci_device *vp_dev;
 519         int rc;
 520
 521         /* allocate our structure and fill it out */
 522         vp_dev = kzalloc(sizeof(struct virtio_pci_device), GFP_KERNEL);
 523         if (!vp_dev)
 524                 return -ENOMEM;
 525
 526         pci_set_drvdata(pci_dev, vp_dev);
 527         vp_dev->vdev.dev.parent = &pci_dev->dev;
 528         vp_dev->vdev.dev.release = virtio_pci_release_dev;
 529         vp_dev->pci_dev = pci_dev;
 530         INIT_LIST_HEAD(&vp_dev->virtqueues);
 531         spin_lock_init(&vp_dev->lock);
 532
 533         /* enable the device */
 534         rc = pci_enable_device(pci_dev);
 535         if (rc)
 536                 goto err_enable_device;
 537
 538         if (force_legacy) {
 539                 rc = virtio_pci_legacy_probe(vp_dev);
 540                 /* Also try modern mode if we can't map BAR0 (no IO space). */
 541                 if (rc == -ENODEV || rc == -ENOMEM)
 542                         rc = virtio_pci_modern_probe(vp_dev);
 543                 if (rc)
 544                         goto err_probe;
 545         } else {
 546                 rc = virtio_pci_modern_probe(vp_dev);
 547                 if (rc == -ENODEV)
 548                         rc = virtio_pci_legacy_probe(vp_dev);
 549                 if (rc)
 550                         goto err_probe;
 551         }
 552
 553         pci_set_master(pci_dev);
 554
 555         rc = register_virtio_device(&vp_dev->vdev);
 556         if (rc)
 557                 goto err_register;
 558
 559         return 0;
 560
 561 err_register:
 562         if (vp_dev->ioaddr)
 563              virtio_pci_legacy_remove(vp_dev);
 564         else
 565              virtio_pci_modern_remove(vp_dev);
 566 err_probe:
 567         pci_disable_device(pci_dev);
 568 err_enable_device:
 569         kfree(vp_dev);
 570         return rc;
 571 }
 572
 573 static void virtio_pci_remove(struct pci_dev *pci_dev)
 574 {
 575         struct virtio_pci_device *vp_dev = pci_get_drvdata(pci_dev);
 576         struct device *dev = get_device(&vp_dev->vdev.dev);
 577
 578         unregister_virtio_device(&vp_dev->vdev);
 579
 580         if (vp_dev->ioaddr)
 581                 virtio_pci_legacy_remove(vp_dev);
 582         else
 583                 virtio_pci_modern_remove(vp_dev);
 584
 585         pci_disable_device(pci_dev);
 586         put_device(dev);
 587 }
 588
 589 static struct pci_driver virtio_pci_driver = {
 590         .name           = "virtio-pci",
 591         .id_table       = virtio_pci_id_table,
 592         .probe          = virtio_pci_probe,
 593         .remove         = virtio_pci_remove,
 594 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 595         .driver.pm      = &virtio_pci_pm_ops,
 596 #endif
 597 };
 598
 599 module_pci_driver(virtio_pci_driver);
 600
 601 MODULE_AUTHOR("Anthony Liguori <aliguori@us.ibm.com>");
 602 MODULE_DESCRIPTION("virtio-pci");
 603 MODULE_LICENSE("GPL");
 604 MODULE_VERSION("1");