Merge tag 'upstream-3.7-rc6' of git://git.infradead.org/linux-ubifs
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / net / ethernet / tile / tilegx.c
1 /*
2  * Copyright 2012 Tilera Corporation. All Rights Reserved.
3  *
4  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
5  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
6  *   as published by the Free Software Foundation, version 2.
7  *
8  *   This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  *   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  *   MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
11  *   NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for
12  *   more details.
13  */
14
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/moduleparam.h>
18 #include <linux/sched.h>
19 #include <linux/kernel.h>      /* printk() */
20 #include <linux/slab.h>        /* kmalloc() */
21 #include <linux/errno.h>       /* error codes */
22 #include <linux/types.h>       /* size_t */
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/in.h>
25 #include <linux/irq.h>
26 #include <linux/netdevice.h>   /* struct device, and other headers */
27 #include <linux/etherdevice.h> /* eth_type_trans */
28 #include <linux/skbuff.h>
29 #include <linux/ioctl.h>
30 #include <linux/cdev.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/in6.h>
33 #include <linux/timer.h>
34 #include <linux/hrtimer.h>
35 #include <linux/ktime.h>
36 #include <linux/io.h>
37 #include <linux/ctype.h>
38 #include <linux/ip.h>
39 #include <linux/tcp.h>
40
41 #include <asm/checksum.h>
42 #include <asm/homecache.h>
43 #include <gxio/mpipe.h>
44 #include <arch/sim.h>
45
46 /* Default transmit lockup timeout period, in jiffies. */
47 #define TILE_NET_TIMEOUT (5 * HZ)
48
49 /* The maximum number of distinct channels (idesc.channel is 5 bits). */
50 #define TILE_NET_CHANNELS 32
51
52 /* Maximum number of idescs to handle per "poll". */
53 #define TILE_NET_BATCH 128
54
55 /* Maximum number of packets to handle per "poll". */
56 #define TILE_NET_WEIGHT 64
57
58 /* Number of entries in each iqueue. */
59 #define IQUEUE_ENTRIES 512
60
61 /* Number of entries in each equeue. */
62 #define EQUEUE_ENTRIES 2048
63
64 /* Total header bytes per equeue slot.  Must be big enough for 2 bytes
65  * of NET_IP_ALIGN alignment, plus 14 bytes (?) of L2 header, plus up to
66  * 60 bytes of actual TCP header.  We round up to align to cache lines.
67  */
68 #define HEADER_BYTES 128
69
70 /* Maximum completions per cpu per device (must be a power of two).
71  * ISSUE: What is the right number here?  If this is too small, then
72  * egress might block waiting for free space in a completions array.
73  * ISSUE: At the least, allocate these only for initialized echannels.
74  */
75 #define TILE_NET_MAX_COMPS 64
76
77 #define MAX_FRAGS (MAX_SKB_FRAGS + 1)
78
79 /* Size of completions data to allocate.
80  * ISSUE: Probably more than needed since we don't use all the channels.
81  */
82 #define COMPS_SIZE (TILE_NET_CHANNELS * sizeof(struct tile_net_comps))
83
84 /* Size of NotifRing data to allocate. */
85 #define NOTIF_RING_SIZE (IQUEUE_ENTRIES * sizeof(gxio_mpipe_idesc_t))
86
87 /* Timeout to wake the per-device TX timer after we stop the queue.
88  * We don't want the timeout too short (adds overhead, and might end
89  * up causing stop/wake/stop/wake cycles) or too long (affects performance).
90  * For the 10 Gb NIC, 30 usec means roughly 30+ 1500-byte packets.
91  */
92 #define TX_TIMER_DELAY_USEC 30
93
94 /* Timeout to wake the per-cpu egress timer to free completions. */
95 #define EGRESS_TIMER_DELAY_USEC 1000
96
97 MODULE_AUTHOR("Tilera Corporation");
98 MODULE_LICENSE("GPL");
99
100 /* A "packet fragment" (a chunk of memory). */
101 struct frag {
102         void *buf;
103         size_t length;
104 };
105
106 /* A single completion. */
107 struct tile_net_comp {
108         /* The "complete_count" when the completion will be complete. */
109         s64 when;
110         /* The buffer to be freed when the completion is complete. */
111         struct sk_buff *skb;
112 };
113
114 /* The completions for a given cpu and echannel. */
115 struct tile_net_comps {
116         /* The completions. */
117         struct tile_net_comp comp_queue[TILE_NET_MAX_COMPS];
118         /* The number of completions used. */
119         unsigned long comp_next;
120         /* The number of completions freed. */
121         unsigned long comp_last;
122 };
123
124 /* The transmit wake timer for a given cpu and echannel. */
125 struct tile_net_tx_wake {
126         int tx_queue_idx;
127         struct hrtimer timer;
128         struct net_device *dev;
129 };
130
131 /* Info for a specific cpu. */
132 struct tile_net_info {
133         /* The NAPI struct. */
134         struct napi_struct napi;
135         /* Packet queue. */
136         gxio_mpipe_iqueue_t iqueue;
137         /* Our cpu. */
138         int my_cpu;
139         /* True if iqueue is valid. */
140         bool has_iqueue;
141         /* NAPI flags. */
142         bool napi_added;
143         bool napi_enabled;
144         /* Number of small sk_buffs which must still be provided. */
145         unsigned int num_needed_small_buffers;
146         /* Number of large sk_buffs which must still be provided. */
147         unsigned int num_needed_large_buffers;
148         /* A timer for handling egress completions. */
149         struct hrtimer egress_timer;
150         /* True if "egress_timer" is scheduled. */
151         bool egress_timer_scheduled;
152         /* Comps for each egress channel. */
153         struct tile_net_comps *comps_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
154         /* Transmit wake timer for each egress channel. */
155         struct tile_net_tx_wake tx_wake[TILE_NET_CHANNELS];
156 };
157
158 /* Info for egress on a particular egress channel. */
159 struct tile_net_egress {
160         /* The "equeue". */
161         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
162         /* The headers for TSO. */
163         unsigned char *headers;
164 };
165
166 /* Info for a specific device. */
167 struct tile_net_priv {
168         /* Our network device. */
169         struct net_device *dev;
170         /* The primary link. */
171         gxio_mpipe_link_t link;
172         /* The primary channel, if open, else -1. */
173         int channel;
174         /* The "loopify" egress link, if needed. */
175         gxio_mpipe_link_t loopify_link;
176         /* The "loopify" egress channel, if open, else -1. */
177         int loopify_channel;
178         /* The egress channel (channel or loopify_channel). */
179         int echannel;
180         /* Total stats. */
181         struct net_device_stats stats;
182 };
183
184 /* Egress info, indexed by "priv->echannel" (lazily created as needed). */
185 static struct tile_net_egress egress_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
186
187 /* Devices currently associated with each channel.
188  * NOTE: The array entry can become NULL after ifconfig down, but
189  * we do not free the underlying net_device structures, so it is
190  * safe to use a pointer after reading it from this array.
191  */
192 static struct net_device *tile_net_devs_for_channel[TILE_NET_CHANNELS];
193
194 /* A mutex for "tile_net_devs_for_channel". */
195 static DEFINE_MUTEX(tile_net_devs_for_channel_mutex);
196
197 /* The per-cpu info. */
198 static DEFINE_PER_CPU(struct tile_net_info, per_cpu_info);
199
200 /* The "context" for all devices. */
201 static gxio_mpipe_context_t context;
202
203 /* Buffer sizes and mpipe enum codes for buffer stacks.
204  * See arch/tile/include/gxio/mpipe.h for the set of possible values.
205  */
206 #define BUFFER_SIZE_SMALL_ENUM GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_128
207 #define BUFFER_SIZE_SMALL 128
208 #define BUFFER_SIZE_LARGE_ENUM GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_1664
209 #define BUFFER_SIZE_LARGE 1664
210
211 /* The small/large "buffer stacks". */
212 static int small_buffer_stack = -1;
213 static int large_buffer_stack = -1;
214
215 /* Amount of memory allocated for each buffer stack. */
216 static size_t buffer_stack_size;
217
218 /* The actual memory allocated for the buffer stacks. */
219 static void *small_buffer_stack_va;
220 static void *large_buffer_stack_va;
221
222 /* The buckets. */
223 static int first_bucket = -1;
224 static int num_buckets = 1;
225
226 /* The ingress irq. */
227 static int ingress_irq = -1;
228
229 /* Text value of tile_net.cpus if passed as a module parameter. */
230 static char *network_cpus_string;
231
232 /* The actual cpus in "network_cpus". */
233 static struct cpumask network_cpus_map;
234
235 /* If "loopify=LINK" was specified, this is "LINK". */
236 static char *loopify_link_name;
237
238 /* If "tile_net.custom" was specified, this is non-NULL. */
239 static char *custom_str;
240
241 /* The "tile_net.cpus" argument specifies the cpus that are dedicated
242  * to handle ingress packets.
243  *
244  * The parameter should be in the form "tile_net.cpus=m-n[,x-y]", where
245  * m, n, x, y are integer numbers that represent the cpus that can be
246  * neither a dedicated cpu nor a dataplane cpu.
247  */
248 static bool network_cpus_init(void)
249 {
250         char buf[1024];
251         int rc;
252
253         if (network_cpus_string == NULL)
254                 return false;
255
256         rc = cpulist_parse_crop(network_cpus_string, &network_cpus_map);
257         if (rc != 0) {
258                 pr_warn("tile_net.cpus=%s: malformed cpu list\n",
259                         network_cpus_string);
260                 return false;
261         }
262
263         /* Remove dedicated cpus. */
264         cpumask_and(&network_cpus_map, &network_cpus_map, cpu_possible_mask);
265
266         if (cpumask_empty(&network_cpus_map)) {
267                 pr_warn("Ignoring empty tile_net.cpus='%s'.\n",
268                         network_cpus_string);
269                 return false;
270         }
271
272         cpulist_scnprintf(buf, sizeof(buf), &network_cpus_map);
273         pr_info("Linux network CPUs: %s\n", buf);
274         return true;
275 }
276
277 module_param_named(cpus, network_cpus_string, charp, 0444);
278 MODULE_PARM_DESC(cpus, "cpulist of cores that handle network interrupts");
279
280 /* The "tile_net.loopify=LINK" argument causes the named device to
281  * actually use "loop0" for ingress, and "loop1" for egress.  This
282  * allows an app to sit between the actual link and linux, passing
283  * (some) packets along to linux, and forwarding (some) packets sent
284  * out by linux.
285  */
286 module_param_named(loopify, loopify_link_name, charp, 0444);
287 MODULE_PARM_DESC(loopify, "name the device to use loop0/1 for ingress/egress");
288
289 /* The "tile_net.custom" argument causes us to ignore the "conventional"
290  * classifier metadata, in particular, the "l2_offset".
291  */
292 module_param_named(custom, custom_str, charp, 0444);
293 MODULE_PARM_DESC(custom, "indicates a (heavily) customized classifier");
294
295 /* Atomically update a statistics field.
296  * Note that on TILE-Gx, this operation is fire-and-forget on the
297  * issuing core (single-cycle dispatch) and takes only a few cycles
298  * longer than a regular store when the request reaches the home cache.
299  * No expensive bus management overhead is required.
300  */
301 static void tile_net_stats_add(unsigned long value, unsigned long *field)
302 {
303         BUILD_BUG_ON(sizeof(atomic_long_t) != sizeof(unsigned long));
304         atomic_long_add(value, (atomic_long_t *)field);
305 }
306
307 /* Allocate and push a buffer. */
308 static bool tile_net_provide_buffer(bool small)
309 {
310         int stack = small ? small_buffer_stack : large_buffer_stack;
311         const unsigned long buffer_alignment = 128;
312         struct sk_buff *skb;
313         int len;
314
315         len = sizeof(struct sk_buff **) + buffer_alignment;
316         len += (small ? BUFFER_SIZE_SMALL : BUFFER_SIZE_LARGE);
317         skb = dev_alloc_skb(len);
318         if (skb == NULL)
319                 return false;
320
321         /* Make room for a back-pointer to 'skb' and guarantee alignment. */
322         skb_reserve(skb, sizeof(struct sk_buff **));
323         skb_reserve(skb, -(long)skb->data & (buffer_alignment - 1));
324
325         /* Save a back-pointer to 'skb'. */
326         *(struct sk_buff **)(skb->data - sizeof(struct sk_buff **)) = skb;
327
328         /* Make sure "skb" and the back-pointer have been flushed. */
329         wmb();
330
331         gxio_mpipe_push_buffer(&context, stack,
332                                (void *)va_to_tile_io_addr(skb->data));
333
334         return true;
335 }
336
337 /* Convert a raw mpipe buffer to its matching skb pointer. */
338 static struct sk_buff *mpipe_buf_to_skb(void *va)
339 {
340         /* Acquire the associated "skb". */
341         struct sk_buff **skb_ptr = va - sizeof(*skb_ptr);
342         struct sk_buff *skb = *skb_ptr;
343
344         /* Paranoia. */
345         if (skb->data != va) {
346                 /* Panic here since there's a reasonable chance
347                  * that corrupt buffers means generic memory
348                  * corruption, with unpredictable system effects.
349                  */
350                 panic("Corrupt linux buffer! va=%p, skb=%p, skb->data=%p",
351                       va, skb, skb->data);
352         }
353
354         return skb;
355 }
356
357 static void tile_net_pop_all_buffers(int stack)
358 {
359         for (;;) {
360                 tile_io_addr_t addr =
361                         (tile_io_addr_t)gxio_mpipe_pop_buffer(&context, stack);
362                 if (addr == 0)
363                         break;
364                 dev_kfree_skb_irq(mpipe_buf_to_skb(tile_io_addr_to_va(addr)));
365         }
366 }
367
368 /* Provide linux buffers to mPIPE. */
369 static void tile_net_provide_needed_buffers(void)
370 {
371         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
372
373         while (info->num_needed_small_buffers != 0) {
374                 if (!tile_net_provide_buffer(true))
375                         goto oops;
376                 info->num_needed_small_buffers--;
377         }
378
379         while (info->num_needed_large_buffers != 0) {
380                 if (!tile_net_provide_buffer(false))
381                         goto oops;
382                 info->num_needed_large_buffers--;
383         }
384
385         return;
386
387 oops:
388         /* Add a description to the page allocation failure dump. */
389         pr_notice("Tile %d still needs some buffers\n", info->my_cpu);
390 }
391
392 static inline bool filter_packet(struct net_device *dev, void *buf)
393 {
394         /* Filter packets received before we're up. */
395         if (dev == NULL || !(dev->flags & IFF_UP))
396                 return true;
397
398         /* Filter out packets that aren't for us. */
399         if (!(dev->flags & IFF_PROMISC) &&
400             !is_multicast_ether_addr(buf) &&
401             compare_ether_addr(dev->dev_addr, buf) != 0)
402                 return true;
403
404         return false;
405 }
406
407 static void tile_net_receive_skb(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb,
408                                  gxio_mpipe_idesc_t *idesc, unsigned long len)
409 {
410         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
411         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
412
413         /* Encode the actual packet length. */
414         skb_put(skb, len);
415
416         skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
417
418         /* Acknowledge "good" hardware checksums. */
419         if (idesc->cs && idesc->csum_seed_val == 0xFFFF)
420                 skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
421
422         netif_receive_skb(skb);
423
424         /* Update stats. */
425         tile_net_stats_add(1, &priv->stats.rx_packets);
426         tile_net_stats_add(len, &priv->stats.rx_bytes);
427
428         /* Need a new buffer. */
429         if (idesc->size == BUFFER_SIZE_SMALL_ENUM)
430                 info->num_needed_small_buffers++;
431         else
432                 info->num_needed_large_buffers++;
433 }
434
435 /* Handle a packet.  Return true if "processed", false if "filtered". */
436 static bool tile_net_handle_packet(gxio_mpipe_idesc_t *idesc)
437 {
438         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
439         struct net_device *dev = tile_net_devs_for_channel[idesc->channel];
440         uint8_t l2_offset;
441         void *va;
442         void *buf;
443         unsigned long len;
444         bool filter;
445
446         /* Drop packets for which no buffer was available.
447          * NOTE: This happens under heavy load.
448          */
449         if (idesc->be) {
450                 struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
451                 tile_net_stats_add(1, &priv->stats.rx_dropped);
452                 gxio_mpipe_iqueue_consume(&info->iqueue, idesc);
453                 if (net_ratelimit())
454                         pr_info("Dropping packet (insufficient buffers).\n");
455                 return false;
456         }
457
458         /* Get the "l2_offset", if allowed. */
459         l2_offset = custom_str ? 0 : gxio_mpipe_idesc_get_l2_offset(idesc);
460
461         /* Get the raw buffer VA (includes "headroom"). */
462         va = tile_io_addr_to_va((unsigned long)(long)idesc->va);
463
464         /* Get the actual packet start/length. */
465         buf = va + l2_offset;
466         len = idesc->l2_size - l2_offset;
467
468         /* Point "va" at the raw buffer. */
469         va -= NET_IP_ALIGN;
470
471         filter = filter_packet(dev, buf);
472         if (filter) {
473                 gxio_mpipe_iqueue_drop(&info->iqueue, idesc);
474         } else {
475                 struct sk_buff *skb = mpipe_buf_to_skb(va);
476
477                 /* Skip headroom, and any custom header. */
478                 skb_reserve(skb, NET_IP_ALIGN + l2_offset);
479
480                 tile_net_receive_skb(dev, skb, idesc, len);
481         }
482
483         gxio_mpipe_iqueue_consume(&info->iqueue, idesc);
484         return !filter;
485 }
486
487 /* Handle some packets for the current CPU.
488  *
489  * This function handles up to TILE_NET_BATCH idescs per call.
490  *
491  * ISSUE: Since we do not provide new buffers until this function is
492  * complete, we must initially provide enough buffers for each network
493  * cpu to fill its iqueue and also its batched idescs.
494  *
495  * ISSUE: The "rotting packet" race condition occurs if a packet
496  * arrives after the queue appears to be empty, and before the
497  * hypervisor interrupt is re-enabled.
498  */
499 static int tile_net_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
500 {
501         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
502         unsigned int work = 0;
503         gxio_mpipe_idesc_t *idesc;
504         int i, n;
505
506         /* Process packets. */
507         while ((n = gxio_mpipe_iqueue_try_peek(&info->iqueue, &idesc)) > 0) {
508                 for (i = 0; i < n; i++) {
509                         if (i == TILE_NET_BATCH)
510                                 goto done;
511                         if (tile_net_handle_packet(idesc + i)) {
512                                 if (++work >= budget)
513                                         goto done;
514                         }
515                 }
516         }
517
518         /* There are no packets left. */
519         napi_complete(&info->napi);
520
521         /* Re-enable hypervisor interrupts. */
522         gxio_mpipe_enable_notif_ring_interrupt(&context, info->iqueue.ring);
523
524         /* HACK: Avoid the "rotting packet" problem. */
525         if (gxio_mpipe_iqueue_try_peek(&info->iqueue, &idesc) > 0)
526                 napi_schedule(&info->napi);
527
528         /* ISSUE: Handle completions? */
529
530 done:
531         tile_net_provide_needed_buffers();
532
533         return work;
534 }
535
536 /* Handle an ingress interrupt on the current cpu. */
537 static irqreturn_t tile_net_handle_ingress_irq(int irq, void *unused)
538 {
539         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
540         napi_schedule(&info->napi);
541         return IRQ_HANDLED;
542 }
543
544 /* Free some completions.  This must be called with interrupts blocked. */
545 static int tile_net_free_comps(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
546                                 struct tile_net_comps *comps,
547                                 int limit, bool force_update)
548 {
549         int n = 0;
550         while (comps->comp_last < comps->comp_next) {
551                 unsigned int cid = comps->comp_last % TILE_NET_MAX_COMPS;
552                 struct tile_net_comp *comp = &comps->comp_queue[cid];
553                 if (!gxio_mpipe_equeue_is_complete(equeue, comp->when,
554                                                    force_update || n == 0))
555                         break;
556                 dev_kfree_skb_irq(comp->skb);
557                 comps->comp_last++;
558                 if (++n == limit)
559                         break;
560         }
561         return n;
562 }
563
564 /* Add a completion.  This must be called with interrupts blocked.
565  * tile_net_equeue_try_reserve() will have ensured a free completion entry.
566  */
567 static void add_comp(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
568                      struct tile_net_comps *comps,
569                      uint64_t when, struct sk_buff *skb)
570 {
571         int cid = comps->comp_next % TILE_NET_MAX_COMPS;
572         comps->comp_queue[cid].when = when;
573         comps->comp_queue[cid].skb = skb;
574         comps->comp_next++;
575 }
576
577 static void tile_net_schedule_tx_wake_timer(struct net_device *dev,
578                                             int tx_queue_idx)
579 {
580         struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, tx_queue_idx);
581         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
582         struct tile_net_tx_wake *tx_wake = &info->tx_wake[priv->echannel];
583
584         hrtimer_start(&tx_wake->timer,
585                       ktime_set(0, TX_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
586                       HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
587 }
588
589 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_tx_wake_timer(struct hrtimer *t)
590 {
591         struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
592                 container_of(t, struct tile_net_tx_wake, timer);
593         netif_wake_subqueue(tx_wake->dev, tx_wake->tx_queue_idx);
594         return HRTIMER_NORESTART;
595 }
596
597 /* Make sure the egress timer is scheduled. */
598 static void tile_net_schedule_egress_timer(void)
599 {
600         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
601
602         if (!info->egress_timer_scheduled) {
603                 hrtimer_start(&info->egress_timer,
604                               ktime_set(0, EGRESS_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
605                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
606                 info->egress_timer_scheduled = true;
607         }
608 }
609
610 /* The "function" for "info->egress_timer".
611  *
612  * This timer will reschedule itself as long as there are any pending
613  * completions expected for this tile.
614  */
615 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_egress_timer(struct hrtimer *t)
616 {
617         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
618         unsigned long irqflags;
619         bool pending = false;
620         int i;
621
622         local_irq_save(irqflags);
623
624         /* The timer is no longer scheduled. */
625         info->egress_timer_scheduled = false;
626
627         /* Free all possible comps for this tile. */
628         for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++) {
629                 struct tile_net_egress *egress = &egress_for_echannel[i];
630                 struct tile_net_comps *comps = info->comps_for_echannel[i];
631                 if (comps->comp_last >= comps->comp_next)
632                         continue;
633                 tile_net_free_comps(egress->equeue, comps, -1, true);
634                 pending = pending || (comps->comp_last < comps->comp_next);
635         }
636
637         /* Reschedule timer if needed. */
638         if (pending)
639                 tile_net_schedule_egress_timer();
640
641         local_irq_restore(irqflags);
642
643         return HRTIMER_NORESTART;
644 }
645
646 /* Helper function for "tile_net_update()".
647  * "dev" (i.e. arg) is the device being brought up or down,
648  * or NULL if all devices are now down.
649  */
650 static void tile_net_update_cpu(void *arg)
651 {
652         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
653         struct net_device *dev = arg;
654
655         if (!info->has_iqueue)
656                 return;
657
658         if (dev != NULL) {
659                 if (!info->napi_added) {
660                         netif_napi_add(dev, &info->napi,
661                                        tile_net_poll, TILE_NET_WEIGHT);
662                         info->napi_added = true;
663                 }
664                 if (!info->napi_enabled) {
665                         napi_enable(&info->napi);
666                         info->napi_enabled = true;
667                 }
668                 enable_percpu_irq(ingress_irq, 0);
669         } else {
670                 disable_percpu_irq(ingress_irq);
671                 if (info->napi_enabled) {
672                         napi_disable(&info->napi);
673                         info->napi_enabled = false;
674                 }
675                 /* FIXME: Drain the iqueue. */
676         }
677 }
678
679 /* Helper function for tile_net_open() and tile_net_stop().
680  * Always called under tile_net_devs_for_channel_mutex.
681  */
682 static int tile_net_update(struct net_device *dev)
683 {
684         static gxio_mpipe_rules_t rules;  /* too big to fit on the stack */
685         bool saw_channel = false;
686         int channel;
687         int rc;
688         int cpu;
689
690         gxio_mpipe_rules_init(&rules, &context);
691
692         for (channel = 0; channel < TILE_NET_CHANNELS; channel++) {
693                 if (tile_net_devs_for_channel[channel] == NULL)
694                         continue;
695                 if (!saw_channel) {
696                         saw_channel = true;
697                         gxio_mpipe_rules_begin(&rules, first_bucket,
698                                                num_buckets, NULL);
699                         gxio_mpipe_rules_set_headroom(&rules, NET_IP_ALIGN);
700                 }
701                 gxio_mpipe_rules_add_channel(&rules, channel);
702         }
703
704         /* NOTE: This can fail if there is no classifier.
705          * ISSUE: Can anything else cause it to fail?
706          */
707         rc = gxio_mpipe_rules_commit(&rules);
708         if (rc != 0) {
709                 netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_rules_commit failed: %d\n", rc);
710                 return -EIO;
711         }
712
713         /* Update all cpus, sequentially (to protect "netif_napi_add()"). */
714         for_each_online_cpu(cpu)
715                 smp_call_function_single(cpu, tile_net_update_cpu,
716                                          (saw_channel ? dev : NULL), 1);
717
718         /* HACK: Allow packets to flow in the simulator. */
719         if (saw_channel)
720                 sim_enable_mpipe_links(0, -1);
721
722         return 0;
723 }
724
725 /* Allocate and initialize mpipe buffer stacks, and register them in
726  * the mPIPE TLBs, for both small and large packet sizes.
727  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
728  */
729 static int init_buffer_stacks(struct net_device *dev, int num_buffers)
730 {
731         pte_t hash_pte = pte_set_home((pte_t) { 0 }, PAGE_HOME_HASH);
732         int rc;
733
734         /* Compute stack bytes; we round up to 64KB and then use
735          * alloc_pages() so we get the required 64KB alignment as well.
736          */
737         buffer_stack_size =
738                 ALIGN(gxio_mpipe_calc_buffer_stack_bytes(num_buffers),
739                       64 * 1024);
740
741         /* Allocate two buffer stack indices. */
742         rc = gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks(&context, 2, 0, 0);
743         if (rc < 0) {
744                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks failed: %d\n",
745                            rc);
746                 return rc;
747         }
748         small_buffer_stack = rc;
749         large_buffer_stack = rc + 1;
750
751         /* Allocate the small memory stack. */
752         small_buffer_stack_va =
753                 alloc_pages_exact(buffer_stack_size, GFP_KERNEL);
754         if (small_buffer_stack_va == NULL) {
755                 netdev_err(dev,
756                            "Could not alloc %zd bytes for buffer stacks\n",
757                            buffer_stack_size);
758                 return -ENOMEM;
759         }
760         rc = gxio_mpipe_init_buffer_stack(&context, small_buffer_stack,
761                                           BUFFER_SIZE_SMALL_ENUM,
762                                           small_buffer_stack_va,
763                                           buffer_stack_size, 0);
764         if (rc != 0) {
765                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_buffer_stack: %d\n", rc);
766                 return rc;
767         }
768         rc = gxio_mpipe_register_client_memory(&context, small_buffer_stack,
769                                                hash_pte, 0);
770         if (rc != 0) {
771                 netdev_err(dev,
772                            "gxio_mpipe_register_buffer_memory failed: %d\n",
773                            rc);
774                 return rc;
775         }
776
777         /* Allocate the large buffer stack. */
778         large_buffer_stack_va =
779                 alloc_pages_exact(buffer_stack_size, GFP_KERNEL);
780         if (large_buffer_stack_va == NULL) {
781                 netdev_err(dev,
782                            "Could not alloc %zd bytes for buffer stacks\n",
783                            buffer_stack_size);
784                 return -ENOMEM;
785         }
786         rc = gxio_mpipe_init_buffer_stack(&context, large_buffer_stack,
787                                           BUFFER_SIZE_LARGE_ENUM,
788                                           large_buffer_stack_va,
789                                           buffer_stack_size, 0);
790         if (rc != 0) {
791                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_buffer_stack failed: %d\n",
792                            rc);
793                 return rc;
794         }
795         rc = gxio_mpipe_register_client_memory(&context, large_buffer_stack,
796                                                hash_pte, 0);
797         if (rc != 0) {
798                 netdev_err(dev,
799                            "gxio_mpipe_register_buffer_memory failed: %d\n",
800                            rc);
801                 return rc;
802         }
803
804         return 0;
805 }
806
807 /* Allocate per-cpu resources (memory for completions and idescs).
808  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
809  */
810 static int alloc_percpu_mpipe_resources(struct net_device *dev,
811                                         int cpu, int ring)
812 {
813         struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
814         int order, i, rc;
815         struct page *page;
816         void *addr;
817
818         /* Allocate the "comps". */
819         order = get_order(COMPS_SIZE);
820         page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
821         if (page == NULL) {
822                 netdev_err(dev, "Failed to alloc %zd bytes comps memory\n",
823                            COMPS_SIZE);
824                 return -ENOMEM;
825         }
826         addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
827         memset(addr, 0, COMPS_SIZE);
828         for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++)
829                 info->comps_for_echannel[i] =
830                         addr + i * sizeof(struct tile_net_comps);
831
832         /* If this is a network cpu, create an iqueue. */
833         if (cpu_isset(cpu, network_cpus_map)) {
834                 order = get_order(NOTIF_RING_SIZE);
835                 page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
836                 if (page == NULL) {
837                         netdev_err(dev,
838                                    "Failed to alloc %zd bytes iqueue memory\n",
839                                    NOTIF_RING_SIZE);
840                         return -ENOMEM;
841                 }
842                 addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
843                 rc = gxio_mpipe_iqueue_init(&info->iqueue, &context, ring++,
844                                             addr, NOTIF_RING_SIZE, 0);
845                 if (rc < 0) {
846                         netdev_err(dev,
847                                    "gxio_mpipe_iqueue_init failed: %d\n", rc);
848                         return rc;
849                 }
850                 info->has_iqueue = true;
851         }
852
853         return ring;
854 }
855
856 /* Initialize NotifGroup and buckets.
857  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
858  */
859 static int init_notif_group_and_buckets(struct net_device *dev,
860                                         int ring, int network_cpus_count)
861 {
862         int group, rc;
863
864         /* Allocate one NotifGroup. */
865         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_groups(&context, 1, 0, 0);
866         if (rc < 0) {
867                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_groups failed: %d\n",
868                            rc);
869                 return rc;
870         }
871         group = rc;
872
873         /* Initialize global num_buckets value. */
874         if (network_cpus_count > 4)
875                 num_buckets = 256;
876         else if (network_cpus_count > 1)
877                 num_buckets = 16;
878
879         /* Allocate some buckets, and set global first_bucket value. */
880         rc = gxio_mpipe_alloc_buckets(&context, num_buckets, 0, 0);
881         if (rc < 0) {
882                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_buckets failed: %d\n", rc);
883                 return rc;
884         }
885         first_bucket = rc;
886
887         /* Init group and buckets. */
888         rc = gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets(
889                 &context, group, ring, network_cpus_count,
890                 first_bucket, num_buckets,
891                 GXIO_MPIPE_BUCKET_STICKY_FLOW_LOCALITY);
892         if (rc != 0) {
893                 netdev_err(
894                         dev,
895                         "gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets failed: %d\n",
896                         rc);
897                 return rc;
898         }
899
900         return 0;
901 }
902
903 /* Create an irq and register it, then activate the irq and request
904  * interrupts on all cores.  Note that "ingress_irq" being initialized
905  * is how we know not to call tile_net_init_mpipe() again.
906  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
907  */
908 static int tile_net_setup_interrupts(struct net_device *dev)
909 {
910         int cpu, rc;
911
912         rc = create_irq();
913         if (rc < 0) {
914                 netdev_err(dev, "create_irq failed: %d\n", rc);
915                 return rc;
916         }
917         ingress_irq = rc;
918         tile_irq_activate(ingress_irq, TILE_IRQ_PERCPU);
919         rc = request_irq(ingress_irq, tile_net_handle_ingress_irq,
920                          0, NULL, NULL);
921         if (rc != 0) {
922                 netdev_err(dev, "request_irq failed: %d\n", rc);
923                 destroy_irq(ingress_irq);
924                 ingress_irq = -1;
925                 return rc;
926         }
927
928         for_each_online_cpu(cpu) {
929                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
930                 if (info->has_iqueue) {
931                         gxio_mpipe_request_notif_ring_interrupt(
932                                 &context, cpu_x(cpu), cpu_y(cpu),
933                                 1, ingress_irq, info->iqueue.ring);
934                 }
935         }
936
937         return 0;
938 }
939
940 /* Undo any state set up partially by a failed call to tile_net_init_mpipe. */
941 static void tile_net_init_mpipe_fail(void)
942 {
943         int cpu;
944
945         /* Do cleanups that require the mpipe context first. */
946         if (small_buffer_stack >= 0)
947                 tile_net_pop_all_buffers(small_buffer_stack);
948         if (large_buffer_stack >= 0)
949                 tile_net_pop_all_buffers(large_buffer_stack);
950
951         /* Destroy mpipe context so the hardware no longer owns any memory. */
952         gxio_mpipe_destroy(&context);
953
954         for_each_online_cpu(cpu) {
955                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
956                 free_pages((unsigned long)(info->comps_for_echannel[0]),
957                            get_order(COMPS_SIZE));
958                 info->comps_for_echannel[0] = NULL;
959                 free_pages((unsigned long)(info->iqueue.idescs),
960                            get_order(NOTIF_RING_SIZE));
961                 info->iqueue.idescs = NULL;
962         }
963
964         if (small_buffer_stack_va)
965                 free_pages_exact(small_buffer_stack_va, buffer_stack_size);
966         if (large_buffer_stack_va)
967                 free_pages_exact(large_buffer_stack_va, buffer_stack_size);
968
969         small_buffer_stack_va = NULL;
970         large_buffer_stack_va = NULL;
971         large_buffer_stack = -1;
972         small_buffer_stack = -1;
973         first_bucket = -1;
974 }
975
976 /* The first time any tilegx network device is opened, we initialize
977  * the global mpipe state.  If this step fails, we fail to open the
978  * device, but if it succeeds, we never need to do it again, and since
979  * tile_net can't be unloaded, we never undo it.
980  *
981  * Note that some resources in this path (buffer stack indices,
982  * bindings from init_buffer_stack, etc.) are hypervisor resources
983  * that are freed implicitly by gxio_mpipe_destroy().
984  */
985 static int tile_net_init_mpipe(struct net_device *dev)
986 {
987         int i, num_buffers, rc;
988         int cpu;
989         int first_ring, ring;
990         int network_cpus_count = cpus_weight(network_cpus_map);
991
992         if (!hash_default) {
993                 netdev_err(dev, "Networking requires hash_default!\n");
994                 return -EIO;
995         }
996
997         rc = gxio_mpipe_init(&context, 0);
998         if (rc != 0) {
999                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init failed: %d\n", rc);
1000                 return -EIO;
1001         }
1002
1003         /* Set up the buffer stacks. */
1004         num_buffers =
1005                 network_cpus_count * (IQUEUE_ENTRIES + TILE_NET_BATCH);
1006         rc = init_buffer_stacks(dev, num_buffers);
1007         if (rc != 0)
1008                 goto fail;
1009
1010         /* Provide initial buffers. */
1011         rc = -ENOMEM;
1012         for (i = 0; i < num_buffers; i++) {
1013                 if (!tile_net_provide_buffer(true)) {
1014                         netdev_err(dev, "Cannot allocate initial sk_bufs!\n");
1015                         goto fail;
1016                 }
1017         }
1018         for (i = 0; i < num_buffers; i++) {
1019                 if (!tile_net_provide_buffer(false)) {
1020                         netdev_err(dev, "Cannot allocate initial sk_bufs!\n");
1021                         goto fail;
1022                 }
1023         }
1024
1025         /* Allocate one NotifRing for each network cpu. */
1026         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_rings(&context, network_cpus_count, 0, 0);
1027         if (rc < 0) {
1028                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_rings failed %d\n",
1029                            rc);
1030                 goto fail;
1031         }
1032
1033         /* Init NotifRings per-cpu. */
1034         first_ring = rc;
1035         ring = first_ring;
1036         for_each_online_cpu(cpu) {
1037                 rc = alloc_percpu_mpipe_resources(dev, cpu, ring);
1038                 if (rc < 0)
1039                         goto fail;
1040                 ring = rc;
1041         }
1042
1043         /* Initialize NotifGroup and buckets. */
1044         rc = init_notif_group_and_buckets(dev, first_ring, network_cpus_count);
1045         if (rc != 0)
1046                 goto fail;
1047
1048         /* Create and enable interrupts. */
1049         rc = tile_net_setup_interrupts(dev);
1050         if (rc != 0)
1051                 goto fail;
1052
1053         return 0;
1054
1055 fail:
1056         tile_net_init_mpipe_fail();
1057         return rc;
1058 }
1059
1060 /* Create persistent egress info for a given egress channel.
1061  * Note that this may be shared between, say, "gbe0" and "xgbe0".
1062  * ISSUE: Defer header allocation until TSO is actually needed?
1063  */
1064 static int tile_net_init_egress(struct net_device *dev, int echannel)
1065 {
1066         struct page *headers_page, *edescs_page, *equeue_page;
1067         gxio_mpipe_edesc_t *edescs;
1068         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
1069         unsigned char *headers;
1070         int headers_order, edescs_order, equeue_order;
1071         size_t edescs_size;
1072         int edma;
1073         int rc = -ENOMEM;
1074
1075         /* Only initialize once. */
1076         if (egress_for_echannel[echannel].equeue != NULL)
1077                 return 0;
1078
1079         /* Allocate memory for the "headers". */
1080         headers_order = get_order(EQUEUE_ENTRIES * HEADER_BYTES);
1081         headers_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, headers_order);
1082         if (headers_page == NULL) {
1083                 netdev_warn(dev,
1084                             "Could not alloc %zd bytes for TSO headers.\n",
1085                             PAGE_SIZE << headers_order);
1086                 goto fail;
1087         }
1088         headers = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(headers_page));
1089
1090         /* Allocate memory for the "edescs". */
1091         edescs_size = EQUEUE_ENTRIES * sizeof(*edescs);
1092         edescs_order = get_order(edescs_size);
1093         edescs_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, edescs_order);
1094         if (edescs_page == NULL) {
1095                 netdev_warn(dev,
1096                             "Could not alloc %zd bytes for eDMA ring.\n",
1097                             edescs_size);
1098                 goto fail_headers;
1099         }
1100         edescs = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(edescs_page));
1101
1102         /* Allocate memory for the "equeue". */
1103         equeue_order = get_order(sizeof(*equeue));
1104         equeue_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, equeue_order);
1105         if (equeue_page == NULL) {
1106                 netdev_warn(dev,
1107                             "Could not alloc %zd bytes for equeue info.\n",
1108                             PAGE_SIZE << equeue_order);
1109                 goto fail_edescs;
1110         }
1111         equeue = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(equeue_page));
1112
1113         /* Allocate an edma ring.  Note that in practice this can't
1114          * fail, which is good, because we will leak an edma ring if so.
1115          */
1116         rc = gxio_mpipe_alloc_edma_rings(&context, 1, 0, 0);
1117         if (rc < 0) {
1118                 netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_alloc_edma_rings failed: %d\n",
1119                             rc);
1120                 goto fail_equeue;
1121         }
1122         edma = rc;
1123
1124         /* Initialize the equeue. */
1125         rc = gxio_mpipe_equeue_init(equeue, &context, edma, echannel,
1126                                     edescs, edescs_size, 0);
1127         if (rc != 0) {
1128                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_equeue_init failed: %d\n", rc);
1129                 goto fail_equeue;
1130         }
1131
1132         /* Done. */
1133         egress_for_echannel[echannel].equeue = equeue;
1134         egress_for_echannel[echannel].headers = headers;
1135         return 0;
1136
1137 fail_equeue:
1138         __free_pages(equeue_page, equeue_order);
1139
1140 fail_edescs:
1141         __free_pages(edescs_page, edescs_order);
1142
1143 fail_headers:
1144         __free_pages(headers_page, headers_order);
1145
1146 fail:
1147         return rc;
1148 }
1149
1150 /* Return channel number for a newly-opened link. */
1151 static int tile_net_link_open(struct net_device *dev, gxio_mpipe_link_t *link,
1152                               const char *link_name)
1153 {
1154         int rc = gxio_mpipe_link_open(link, &context, link_name, 0);
1155         if (rc < 0) {
1156                 netdev_err(dev, "Failed to open '%s'\n", link_name);
1157                 return rc;
1158         }
1159         rc = gxio_mpipe_link_channel(link);
1160         if (rc < 0 || rc >= TILE_NET_CHANNELS) {
1161                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_link_channel bad value: %d\n", rc);
1162                 gxio_mpipe_link_close(link);
1163                 return -EINVAL;
1164         }
1165         return rc;
1166 }
1167
1168 /* Help the kernel activate the given network interface. */
1169 static int tile_net_open(struct net_device *dev)
1170 {
1171         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1172         int cpu, rc;
1173
1174         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1175
1176         /* Do one-time initialization the first time any device is opened. */
1177         if (ingress_irq < 0) {
1178                 rc = tile_net_init_mpipe(dev);
1179                 if (rc != 0)
1180                         goto fail;
1181         }
1182
1183         /* Determine if this is the "loopify" device. */
1184         if (unlikely((loopify_link_name != NULL) &&
1185                      !strcmp(dev->name, loopify_link_name))) {
1186                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, "loop0");
1187                 if (rc < 0)
1188                         goto fail;
1189                 priv->channel = rc;
1190                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->loopify_link, "loop1");
1191                 if (rc < 0)
1192                         goto fail;
1193                 priv->loopify_channel = rc;
1194                 priv->echannel = rc;
1195         } else {
1196                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, dev->name);
1197                 if (rc < 0)
1198                         goto fail;
1199                 priv->channel = rc;
1200                 priv->echannel = rc;
1201         }
1202
1203         /* Initialize egress info (if needed).  Once ever, per echannel. */
1204         rc = tile_net_init_egress(dev, priv->echannel);
1205         if (rc != 0)
1206                 goto fail;
1207
1208         tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = dev;
1209
1210         rc = tile_net_update(dev);
1211         if (rc != 0)
1212                 goto fail;
1213
1214         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1215
1216         /* Initialize the transmit wake timer for this device for each cpu. */
1217         for_each_online_cpu(cpu) {
1218                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1219                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1220                         &info->tx_wake[priv->echannel];
1221
1222                 hrtimer_init(&tx_wake->timer, CLOCK_MONOTONIC,
1223                              HRTIMER_MODE_REL);
1224                 tx_wake->tx_queue_idx = cpu;
1225                 tx_wake->timer.function = tile_net_handle_tx_wake_timer;
1226                 tx_wake->dev = dev;
1227         }
1228
1229         for_each_online_cpu(cpu)
1230                 netif_start_subqueue(dev, cpu);
1231         netif_carrier_on(dev);
1232         return 0;
1233
1234 fail:
1235         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1236                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1237                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1238                 priv->loopify_channel = -1;
1239         }
1240         if (priv->channel >= 0) {
1241                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1242                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1243                 priv->channel = -1;
1244         }
1245         priv->echannel = -1;
1246         tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1247         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1248
1249         /* Don't return raw gxio error codes to generic Linux. */
1250         return (rc > -512) ? rc : -EIO;
1251 }
1252
1253 /* Help the kernel deactivate the given network interface. */
1254 static int tile_net_stop(struct net_device *dev)
1255 {
1256         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1257         int cpu;
1258
1259         for_each_online_cpu(cpu) {
1260                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1261                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1262                         &info->tx_wake[priv->echannel];
1263
1264                 hrtimer_cancel(&tx_wake->timer);
1265                 netif_stop_subqueue(dev, cpu);
1266         }
1267
1268         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1269         tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1270         (void)tile_net_update(dev);
1271         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1272                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1273                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1274                 priv->loopify_channel = -1;
1275         }
1276         if (priv->channel >= 0) {
1277                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1278                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1279                 priv->channel = -1;
1280         }
1281         priv->echannel = -1;
1282         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1283
1284         return 0;
1285 }
1286
1287 /* Determine the VA for a fragment. */
1288 static inline void *tile_net_frag_buf(skb_frag_t *f)
1289 {
1290         unsigned long pfn = page_to_pfn(skb_frag_page(f));
1291         return pfn_to_kaddr(pfn) + f->page_offset;
1292 }
1293
1294 /* Acquire a completion entry and an egress slot, or if we can't,
1295  * stop the queue and schedule the tx_wake timer.
1296  */
1297 static s64 tile_net_equeue_try_reserve(struct net_device *dev,
1298                                        int tx_queue_idx,
1299                                        struct tile_net_comps *comps,
1300                                        gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1301                                        int num_edescs)
1302 {
1303         /* Try to acquire a completion entry. */
1304         if (comps->comp_next - comps->comp_last < TILE_NET_MAX_COMPS - 1 ||
1305             tile_net_free_comps(equeue, comps, 32, false) != 0) {
1306
1307                 /* Try to acquire an egress slot. */
1308                 s64 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1309                 if (slot >= 0)
1310                         return slot;
1311
1312                 /* Freeing some completions gives the equeue time to drain. */
1313                 tile_net_free_comps(equeue, comps, TILE_NET_MAX_COMPS, false);
1314
1315                 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1316                 if (slot >= 0)
1317                         return slot;
1318         }
1319
1320         /* Still nothing; give up and stop the queue for a short while. */
1321         netif_stop_subqueue(dev, tx_queue_idx);
1322         tile_net_schedule_tx_wake_timer(dev, tx_queue_idx);
1323         return -1;
1324 }
1325
1326 /* Determine how many edesc's are needed for TSO.
1327  *
1328  * Sometimes, if "sendfile()" requires copying, we will be called with
1329  * "data" containing the header and payload, with "frags" being empty.
1330  * Sometimes, for example when using NFS over TCP, a single segment can
1331  * span 3 fragments.  This requires special care.
1332  */
1333 static int tso_count_edescs(struct sk_buff *skb)
1334 {
1335         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1336         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1337         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1338         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1339         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1340         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1341         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1342         long n;            /* size of the current piece of payload */
1343         int num_edescs = 0;
1344         int segment;
1345
1346         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1347
1348                 unsigned int p_used = 0;
1349
1350                 /* One edesc for header and for each piece of the payload. */
1351                 for (num_edescs++; p_used < p_len; num_edescs++) {
1352
1353                         /* Advance as needed. */
1354                         while (f_used >= f_size) {
1355                                 f_id++;
1356                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1357                                 f_used = 0;
1358                         }
1359
1360                         /* Use bytes from the current fragment. */
1361                         n = p_len - p_used;
1362                         if (n > f_size - f_used)
1363                                 n = f_size - f_used;
1364                         f_used += n;
1365                         p_used += n;
1366                 }
1367
1368                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1369                 data_len -= p_len;
1370                 if (data_len < p_len)
1371                         p_len = data_len;
1372         }
1373
1374         return num_edescs;
1375 }
1376
1377 /* Prepare modified copies of the skbuff headers.
1378  * FIXME: add support for IPv6.
1379  */
1380 static void tso_headers_prepare(struct sk_buff *skb, unsigned char *headers,
1381                                 s64 slot)
1382 {
1383         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1384         struct iphdr *ih;
1385         struct tcphdr *th;
1386         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1387         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1388         unsigned char *data = skb->data;
1389         unsigned int ih_off, th_off, p_len;
1390         unsigned int isum_seed, tsum_seed, id, seq;
1391         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1392         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1393         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1394         long n;            /* size of the current piece of payload */
1395         int segment;
1396
1397         /* Locate original headers and compute various lengths. */
1398         ih = ip_hdr(skb);
1399         th = tcp_hdr(skb);
1400         ih_off = skb_network_offset(skb);
1401         th_off = skb_transport_offset(skb);
1402         p_len = sh->gso_size;
1403
1404         /* Set up seed values for IP and TCP csum and initialize id and seq. */
1405         isum_seed = ((0xFFFF - ih->check) +
1406                      (0xFFFF - ih->tot_len) +
1407                      (0xFFFF - ih->id));
1408         tsum_seed = th->check + (0xFFFF ^ htons(skb->len));
1409         id = ntohs(ih->id);
1410         seq = ntohl(th->seq);
1411
1412         /* Prepare all the headers. */
1413         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1414                 unsigned char *buf;
1415                 unsigned int p_used = 0;
1416
1417                 /* Copy to the header memory for this segment. */
1418                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1419                         NET_IP_ALIGN;
1420                 memcpy(buf, data, sh_len);
1421
1422                 /* Update copied ip header. */
1423                 ih = (struct iphdr *)(buf + ih_off);
1424                 ih->tot_len = htons(sh_len + p_len - ih_off);
1425                 ih->id = htons(id);
1426                 ih->check = csum_long(isum_seed + ih->tot_len +
1427                                       ih->id) ^ 0xffff;
1428
1429                 /* Update copied tcp header. */
1430                 th = (struct tcphdr *)(buf + th_off);
1431                 th->seq = htonl(seq);
1432                 th->check = csum_long(tsum_seed + htons(sh_len + p_len));
1433                 if (segment != sh->gso_segs - 1) {
1434                         th->fin = 0;
1435                         th->psh = 0;
1436                 }
1437
1438                 /* Skip past the header. */
1439                 slot++;
1440
1441                 /* Skip past the payload. */
1442                 while (p_used < p_len) {
1443
1444                         /* Advance as needed. */
1445                         while (f_used >= f_size) {
1446                                 f_id++;
1447                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1448                                 f_used = 0;
1449                         }
1450
1451                         /* Use bytes from the current fragment. */
1452                         n = p_len - p_used;
1453                         if (n > f_size - f_used)
1454                                 n = f_size - f_used;
1455                         f_used += n;
1456                         p_used += n;
1457
1458                         slot++;
1459                 }
1460
1461                 id++;
1462                 seq += p_len;
1463
1464                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1465                 data_len -= p_len;
1466                 if (data_len < p_len)
1467                         p_len = data_len;
1468         }
1469
1470         /* Flush the headers so they are ready for hardware DMA. */
1471         wmb();
1472 }
1473
1474 /* Pass all the data to mpipe for egress. */
1475 static void tso_egress(struct net_device *dev, gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1476                        struct sk_buff *skb, unsigned char *headers, s64 slot)
1477 {
1478         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1479         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1480         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1481         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1482         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1483         gxio_mpipe_edesc_t edesc_head = { { 0 } };
1484         gxio_mpipe_edesc_t edesc_body = { { 0 } };
1485         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1486         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1487         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1488         void *f_data = skb->data + sh_len;
1489         long n;            /* size of the current piece of payload */
1490         unsigned long tx_packets = 0, tx_bytes = 0;
1491         unsigned int csum_start;
1492         int segment;
1493
1494         /* Prepare to egress the headers: set up header edesc. */
1495         csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
1496         edesc_head.csum = 1;
1497         edesc_head.csum_start = csum_start;
1498         edesc_head.csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
1499         edesc_head.xfer_size = sh_len;
1500
1501         /* This is only used to specify the TLB. */
1502         edesc_head.stack_idx = large_buffer_stack;
1503         edesc_body.stack_idx = large_buffer_stack;
1504
1505         /* Egress all the edescs. */
1506         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1507                 unsigned char *buf;
1508                 unsigned int p_used = 0;
1509
1510                 /* Egress the header. */
1511                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1512                         NET_IP_ALIGN;
1513                 edesc_head.va = va_to_tile_io_addr(buf);
1514                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_head, slot);
1515                 slot++;
1516
1517                 /* Egress the payload. */
1518                 while (p_used < p_len) {
1519                         void *va;
1520
1521                         /* Advance as needed. */
1522                         while (f_used >= f_size) {
1523                                 f_id++;
1524                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1525                                 f_data = tile_net_frag_buf(&sh->frags[f_id]);
1526                                 f_used = 0;
1527                         }
1528
1529                         va = f_data + f_used;
1530
1531                         /* Use bytes from the current fragment. */
1532                         n = p_len - p_used;
1533                         if (n > f_size - f_used)
1534                                 n = f_size - f_used;
1535                         f_used += n;
1536                         p_used += n;
1537
1538                         /* Egress a piece of the payload. */
1539                         edesc_body.va = va_to_tile_io_addr(va);
1540                         edesc_body.xfer_size = n;
1541                         edesc_body.bound = !(p_used < p_len);
1542                         gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_body, slot);
1543                         slot++;
1544                 }
1545
1546                 tx_packets++;
1547                 tx_bytes += sh_len + p_len;
1548
1549                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1550                 data_len -= p_len;
1551                 if (data_len < p_len)
1552                         p_len = data_len;
1553         }
1554
1555         /* Update stats. */
1556         tile_net_stats_add(tx_packets, &priv->stats.tx_packets);
1557         tile_net_stats_add(tx_bytes, &priv->stats.tx_bytes);
1558 }
1559
1560 /* Do "TSO" handling for egress.
1561  *
1562  * Normally drivers set NETIF_F_TSO only to support hardware TSO;
1563  * otherwise the stack uses scatter-gather to implement GSO in software.
1564  * On our testing, enabling GSO support (via NETIF_F_SG) drops network
1565  * performance down to around 7.5 Gbps on the 10G interfaces, although
1566  * also dropping cpu utilization way down, to under 8%.  But
1567  * implementing "TSO" in the driver brings performance back up to line
1568  * rate, while dropping cpu usage even further, to less than 4%.  In
1569  * practice, profiling of GSO shows that skb_segment() is what causes
1570  * the performance overheads; we benefit in the driver from using
1571  * preallocated memory to duplicate the TCP/IP headers.
1572  */
1573 static int tile_net_tx_tso(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1574 {
1575         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1576         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1577         int channel = priv->echannel;
1578         struct tile_net_egress *egress = &egress_for_echannel[channel];
1579         struct tile_net_comps *comps = info->comps_for_echannel[channel];
1580         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
1581         unsigned long irqflags;
1582         int num_edescs;
1583         s64 slot;
1584
1585         /* Determine how many mpipe edesc's are needed. */
1586         num_edescs = tso_count_edescs(skb);
1587
1588         local_irq_save(irqflags);
1589
1590         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
1591         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, skb->queue_mapping, comps,
1592                                            equeue, num_edescs);
1593         if (slot < 0) {
1594                 local_irq_restore(irqflags);
1595                 return NETDEV_TX_BUSY;
1596         }
1597
1598         /* Set up copies of header data properly. */
1599         tso_headers_prepare(skb, egress->headers, slot);
1600
1601         /* Actually pass the data to the network hardware. */
1602         tso_egress(dev, equeue, skb, egress->headers, slot);
1603
1604         /* Add a completion record. */
1605         add_comp(equeue, comps, slot + num_edescs - 1, skb);
1606
1607         local_irq_restore(irqflags);
1608
1609         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
1610         tile_net_schedule_egress_timer();
1611
1612         return NETDEV_TX_OK;
1613 }
1614
1615 /* Analyze the body and frags for a transmit request. */
1616 static unsigned int tile_net_tx_frags(struct frag *frags,
1617                                        struct sk_buff *skb,
1618                                        void *b_data, unsigned int b_len)
1619 {
1620         unsigned int i, n = 0;
1621
1622         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1623
1624         if (b_len != 0) {
1625                 frags[n].buf = b_data;
1626                 frags[n++].length = b_len;
1627         }
1628
1629         for (i = 0; i < sh->nr_frags; i++) {
1630                 skb_frag_t *f = &sh->frags[i];
1631                 frags[n].buf = tile_net_frag_buf(f);
1632                 frags[n++].length = skb_frag_size(f);
1633         }
1634
1635         return n;
1636 }
1637
1638 /* Help the kernel transmit a packet. */
1639 static int tile_net_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1640 {
1641         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1642         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1643         struct tile_net_egress *egress = &egress_for_echannel[priv->echannel];
1644         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
1645         struct tile_net_comps *comps =
1646                 info->comps_for_echannel[priv->echannel];
1647         unsigned int len = skb->len;
1648         unsigned char *data = skb->data;
1649         unsigned int num_edescs;
1650         struct frag frags[MAX_FRAGS];
1651         gxio_mpipe_edesc_t edescs[MAX_FRAGS];
1652         unsigned long irqflags;
1653         gxio_mpipe_edesc_t edesc = { { 0 } };
1654         unsigned int i;
1655         s64 slot;
1656
1657         if (skb_is_gso(skb))
1658                 return tile_net_tx_tso(skb, dev);
1659
1660         num_edescs = tile_net_tx_frags(frags, skb, data, skb_headlen(skb));
1661
1662         /* This is only used to specify the TLB. */
1663         edesc.stack_idx = large_buffer_stack;
1664
1665         /* Prepare the edescs. */
1666         for (i = 0; i < num_edescs; i++) {
1667                 edesc.xfer_size = frags[i].length;
1668                 edesc.va = va_to_tile_io_addr(frags[i].buf);
1669                 edescs[i] = edesc;
1670         }
1671
1672         /* Mark the final edesc. */
1673         edescs[num_edescs - 1].bound = 1;
1674
1675         /* Add checksum info to the initial edesc, if needed. */
1676         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
1677                 unsigned int csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
1678                 edescs[0].csum = 1;
1679                 edescs[0].csum_start = csum_start;
1680                 edescs[0].csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
1681         }
1682
1683         local_irq_save(irqflags);
1684
1685         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
1686         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, skb->queue_mapping, comps,
1687                                            equeue, num_edescs);
1688         if (slot < 0) {
1689                 local_irq_restore(irqflags);
1690                 return NETDEV_TX_BUSY;
1691         }
1692
1693         for (i = 0; i < num_edescs; i++)
1694                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edescs[i], slot++);
1695
1696         /* Add a completion record. */
1697         add_comp(equeue, comps, slot - 1, skb);
1698
1699         /* NOTE: Use ETH_ZLEN for short packets (e.g. 42 < 60). */
1700         tile_net_stats_add(1, &priv->stats.tx_packets);
1701         tile_net_stats_add(max_t(unsigned int, len, ETH_ZLEN),
1702                            &priv->stats.tx_bytes);
1703
1704         local_irq_restore(irqflags);
1705
1706         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
1707         tile_net_schedule_egress_timer();
1708
1709         return NETDEV_TX_OK;
1710 }
1711
1712 /* Return subqueue id on this core (one per core). */
1713 static u16 tile_net_select_queue(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
1714 {
1715         return smp_processor_id();
1716 }
1717
1718 /* Deal with a transmit timeout. */
1719 static void tile_net_tx_timeout(struct net_device *dev)
1720 {
1721         int cpu;
1722
1723         for_each_online_cpu(cpu)
1724                 netif_wake_subqueue(dev, cpu);
1725 }
1726
1727 /* Ioctl commands. */
1728 static int tile_net_ioctl(struct net_device *dev, struct ifreq *rq, int cmd)
1729 {
1730         return -EOPNOTSUPP;
1731 }
1732
1733 /* Get system network statistics for device. */
1734 static struct net_device_stats *tile_net_get_stats(struct net_device *dev)
1735 {
1736         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1737         return &priv->stats;
1738 }
1739
1740 /* Change the MTU. */
1741 static int tile_net_change_mtu(struct net_device *dev, int new_mtu)
1742 {
1743         if ((new_mtu < 68) || (new_mtu > 1500))
1744                 return -EINVAL;
1745         dev->mtu = new_mtu;
1746         return 0;
1747 }
1748
1749 /* Change the Ethernet address of the NIC.
1750  *
1751  * The hypervisor driver does not support changing MAC address.  However,
1752  * the hardware does not do anything with the MAC address, so the address
1753  * which gets used on outgoing packets, and which is accepted on incoming
1754  * packets, is completely up to us.
1755  *
1756  * Returns 0 on success, negative on failure.
1757  */
1758 static int tile_net_set_mac_address(struct net_device *dev, void *p)
1759 {
1760         struct sockaddr *addr = p;
1761
1762         if (!is_valid_ether_addr(addr->sa_data))
1763                 return -EINVAL;
1764         memcpy(dev->dev_addr, addr->sa_data, dev->addr_len);
1765         return 0;
1766 }
1767
1768 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
1769 /* Polling 'interrupt' - used by things like netconsole to send skbs
1770  * without having to re-enable interrupts. It's not called while
1771  * the interrupt routine is executing.
1772  */
1773 static void tile_net_netpoll(struct net_device *dev)
1774 {
1775         disable_percpu_irq(ingress_irq);
1776         tile_net_handle_ingress_irq(ingress_irq, NULL);
1777         enable_percpu_irq(ingress_irq, 0);
1778 }
1779 #endif
1780
1781 static const struct net_device_ops tile_net_ops = {
1782         .ndo_open = tile_net_open,
1783         .ndo_stop = tile_net_stop,
1784         .ndo_start_xmit = tile_net_tx,
1785         .ndo_select_queue = tile_net_select_queue,
1786         .ndo_do_ioctl = tile_net_ioctl,
1787         .ndo_get_stats = tile_net_get_stats,
1788         .ndo_change_mtu = tile_net_change_mtu,
1789         .ndo_tx_timeout = tile_net_tx_timeout,
1790         .ndo_set_mac_address = tile_net_set_mac_address,
1791 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
1792         .ndo_poll_controller = tile_net_netpoll,
1793 #endif
1794 };
1795
1796 /* The setup function.
1797  *
1798  * This uses ether_setup() to assign various fields in dev, including
1799  * setting IFF_BROADCAST and IFF_MULTICAST, then sets some extra fields.
1800  */
1801 static void tile_net_setup(struct net_device *dev)
1802 {
1803         ether_setup(dev);
1804         dev->netdev_ops = &tile_net_ops;
1805         dev->watchdog_timeo = TILE_NET_TIMEOUT;
1806         dev->features |= NETIF_F_LLTX;
1807         dev->features |= NETIF_F_HW_CSUM;
1808         dev->features |= NETIF_F_SG;
1809         dev->features |= NETIF_F_TSO;
1810         dev->mtu = 1500;
1811 }
1812
1813 /* Allocate the device structure, register the device, and obtain the
1814  * MAC address from the hypervisor.
1815  */
1816 static void tile_net_dev_init(const char *name, const uint8_t *mac)
1817 {
1818         int ret;
1819         int i;
1820         int nz_addr = 0;
1821         struct net_device *dev;
1822         struct tile_net_priv *priv;
1823
1824         /* HACK: Ignore "loop" links. */
1825         if (strncmp(name, "loop", 4) == 0)
1826                 return;
1827
1828         /* Allocate the device structure.  Normally, "name" is a
1829          * template, instantiated by register_netdev(), but not for us.
1830          */
1831         dev = alloc_netdev_mqs(sizeof(*priv), name, tile_net_setup,
1832                                NR_CPUS, 1);
1833         if (!dev) {
1834                 pr_err("alloc_netdev_mqs(%s) failed\n", name);
1835                 return;
1836         }
1837
1838         /* Initialize "priv". */
1839         priv = netdev_priv(dev);
1840         memset(priv, 0, sizeof(*priv));
1841         priv->dev = dev;
1842         priv->channel = -1;
1843         priv->loopify_channel = -1;
1844         priv->echannel = -1;
1845
1846         /* Get the MAC address and set it in the device struct; this must
1847          * be done before the device is opened.  If the MAC is all zeroes,
1848          * we use a random address, since we're probably on the simulator.
1849          */
1850         for (i = 0; i < 6; i++)
1851                 nz_addr |= mac[i];
1852
1853         if (nz_addr) {
1854                 memcpy(dev->dev_addr, mac, 6);
1855                 dev->addr_len = 6;
1856         } else {
1857                 eth_hw_addr_random(dev);
1858         }
1859
1860         /* Register the network device. */
1861         ret = register_netdev(dev);
1862         if (ret) {
1863                 netdev_err(dev, "register_netdev failed %d\n", ret);
1864                 free_netdev(dev);
1865                 return;
1866         }
1867 }
1868
1869 /* Per-cpu module initialization. */
1870 static void tile_net_init_module_percpu(void *unused)
1871 {
1872         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1873         int my_cpu = smp_processor_id();
1874
1875         info->has_iqueue = false;
1876
1877         info->my_cpu = my_cpu;
1878
1879         /* Initialize the egress timer. */
1880         hrtimer_init(&info->egress_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
1881         info->egress_timer.function = tile_net_handle_egress_timer;
1882 }
1883
1884 /* Module initialization. */
1885 static int __init tile_net_init_module(void)
1886 {
1887         int i;
1888         char name[GXIO_MPIPE_LINK_NAME_LEN];
1889         uint8_t mac[6];
1890
1891         pr_info("Tilera Network Driver\n");
1892
1893         mutex_init(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1894
1895         /* Initialize each CPU. */
1896         on_each_cpu(tile_net_init_module_percpu, NULL, 1);
1897
1898         /* Find out what devices we have, and initialize them. */
1899         for (i = 0; gxio_mpipe_link_enumerate_mac(i, name, mac) >= 0; i++)
1900                 tile_net_dev_init(name, mac);
1901
1902         if (!network_cpus_init())
1903                 network_cpus_map = *cpu_online_mask;
1904
1905         return 0;
1906 }
1907
1908 module_init(tile_net_init_module);