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_array(nvectors,
 117                                            sizeof(*vp_dev->msix_names),
 118                                            GFP_KERNEL);
 119         if (!vp_dev->msix_names)
 120                 goto error;
 121         vp_dev->msix_affinity_masks
 122                 = kcalloc(nvectors, sizeof(*vp_dev->msix_affinity_masks),
 123                           GFP_KERNEL);
 124         if (!vp_dev->msix_affinity_masks)
 125                 goto error;
 126         for (i = 0; i < nvectors; ++i)
 127                 if (!alloc_cpumask_var(&vp_dev->msix_affinity_masks[i],
 128                                         GFP_KERNEL))
 129                         goto error;
 130
 131         if (desc) {
 132                 flags |= PCI_IRQ_AFFINITY;
 133                 desc->pre_vectors++; /* virtio config vector */
 134         }
 135
 136         err = pci_alloc_irq_vectors_affinity(vp_dev->pci_dev, nvectors,
 137                                              nvectors, flags, desc);
 138         if (err < 0)
 139                 goto error;
 140         vp_dev->msix_enabled = 1;
 141
 142         /* Set the vector used for configuration */
 143         v = vp_dev->msix_used_vectors;
 144         snprintf(vp_dev->msix_names[v], sizeof *vp_dev->msix_names,
 145                  "%s-config", name);
 146         err = request_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, v),
 147                           vp_config_changed, 0, vp_dev->msix_names[v],
 148                           vp_dev);
 149         if (err)
 150                 goto error;
 151         ++vp_dev->msix_used_vectors;
 152
 153         v = vp_dev->config_vector(vp_dev, v);
 154         /* Verify we had enough resources to assign the vector */
 155         if (v == VIRTIO_MSI_NO_VECTOR) {
 156                 err = -EBUSY;
 157                 goto error;
 158         }
 159
 160         if (!per_vq_vectors) {
 161                 /* Shared vector for all VQs */
 162                 v = vp_dev->msix_used_vectors;
 163                 snprintf(vp_dev->msix_names[v], sizeof *vp_dev->msix_names,
 164                          "%s-virtqueues", name);
 165                 err = request_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, v),
 166                                   vp_vring_interrupt, 0, vp_dev->msix_names[v],
 167                                   vp_dev);
 168                 if (err)
 169                         goto error;
 170                 ++vp_dev->msix_used_vectors;
 171         }
 172         return 0;
 173 error:
 174         return err;
 175 }
 176
 177 static struct virtqueue *vp_setup_vq(struct virtio_device *vdev, unsigned index,
 178                                      void (*callback)(struct virtqueue *vq),
 179                                      const char *name,
 180                                      bool ctx,
 181                                      u16 msix_vec)
 182 {
 183         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 184         struct virtio_pci_vq_info *info = kmalloc(sizeof *info, GFP_KERNEL);
 185         struct virtqueue *vq;
 186         unsigned long flags;
 187
 188         /* fill out our structure that represents an active queue */
 189         if (!info)
 190                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 191
 192         vq = vp_dev->setup_vq(vp_dev, info, index, callback, name, ctx,
 193                               msix_vec);
 194         if (IS_ERR(vq))
 195                 goto out_info;
 196
 197         info->vq = vq;
 198         if (callback) {
 199                 spin_lock_irqsave(&vp_dev->lock, flags);
 200                 list_add(&info->node, &vp_dev->virtqueues);
 201                 spin_unlock_irqrestore(&vp_dev->lock, flags);
 202         } else {
 203                 INIT_LIST_HEAD(&info->node);
 204         }
 205
 206         vp_dev->vqs[index] = info;
 207         return vq;
 208
 209 out_info:
 210         kfree(info);
 211         return vq;
 212 }
 213
 214 static void vp_del_vq(struct virtqueue *vq)
 215 {
 216         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vq->vdev);
 217         struct virtio_pci_vq_info *info = vp_dev->vqs[vq->index];
 218         unsigned long flags;
 219
 220         spin_lock_irqsave(&vp_dev->lock, flags);
 221         list_del(&info->node);
 222         spin_unlock_irqrestore(&vp_dev->lock, flags);
 223
 224         vp_dev->del_vq(info);
 225         kfree(info);
 226 }
 227
 228 /* the config->del_vqs() implementation */
 229 void vp_del_vqs(struct virtio_device *vdev)
 230 {
 231         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 232         struct virtqueue *vq, *n;
 233         int i;
 234
 235         list_for_each_entry_safe(vq, n, &vdev->vqs, list) {
 236                 if (vp_dev->per_vq_vectors) {
 237                         int v = vp_dev->vqs[vq->index]->msix_vector;
 238
 239                         if (v != VIRTIO_MSI_NO_VECTOR) {
 240                                 int irq = pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, v);
 241
 242                                 irq_set_affinity_hint(irq, NULL);
 243                                 free_irq(irq, vq);
 244                         }
 245                 }
 246                 vp_del_vq(vq);
 247         }
 248         vp_dev->per_vq_vectors = false;
 249
 250         if (vp_dev->intx_enabled) {
 251                 free_irq(vp_dev->pci_dev->irq, vp_dev);
 252                 vp_dev->intx_enabled = 0;
 253         }
 254
 255         for (i = 0; i < vp_dev->msix_used_vectors; ++i)
 256                 free_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, i), vp_dev);
 257
 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         if (vp_dev->msix_enabled) {
 263                 /* Disable the vector used for configuration */
 264                 vp_dev->config_vector(vp_dev, VIRTIO_MSI_NO_VECTOR);
 265
 266                 pci_free_irq_vectors(vp_dev->pci_dev);
 267                 vp_dev->msix_enabled = 0;
 268         }
 269
 270         vp_dev->msix_vectors = 0;
 271         vp_dev->msix_used_vectors = 0;
 272         kfree(vp_dev->msix_names);
 273         vp_dev->msix_names = NULL;
 274         kfree(vp_dev->msix_affinity_masks);
 275         vp_dev->msix_affinity_masks = NULL;
 276         kfree(vp_dev->vqs);
 277         vp_dev->vqs = NULL;
 278 }
 279
 280 static int vp_find_vqs_msix(struct virtio_device *vdev, unsigned nvqs,
 281                 struct virtqueue *vqs[], vq_callback_t *callbacks[],
 282                 const char * const names[], bool per_vq_vectors,
 283                 const bool *ctx,
 284                 struct irq_affinity *desc)
 285 {
 286         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 287         u16 msix_vec;
 288         int i, err, nvectors, allocated_vectors;
 289
 290         vp_dev->vqs = kcalloc(nvqs, sizeof(*vp_dev->vqs), GFP_KERNEL);
 291         if (!vp_dev->vqs)
 292                 return -ENOMEM;
 293
 294         if (per_vq_vectors) {
 295                 /* Best option: one for change interrupt, one per vq. */
 296                 nvectors = 1;
 297                 for (i = 0; i < nvqs; ++i)
 298                         if (callbacks[i])
 299                                 ++nvectors;
 300         } else {
 301                 /* Second best: one for change, shared for all vqs. */
 302                 nvectors = 2;
 303         }
 304
 305         err = vp_request_msix_vectors(vdev, nvectors, per_vq_vectors,
 306                                       per_vq_vectors ? desc : NULL);
 307         if (err)
 308                 goto error_find;
 309
 310         vp_dev->per_vq_vectors = per_vq_vectors;
 311         allocated_vectors = vp_dev->msix_used_vectors;
 312         for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
 313                 if (!names[i]) {
 314                         vqs[i] = NULL;
 315                         continue;
 316                 }
 317
 318                 if (!callbacks[i])
 319                         msix_vec = VIRTIO_MSI_NO_VECTOR;
 320                 else if (vp_dev->per_vq_vectors)
 321                         msix_vec = allocated_vectors++;
 322                 else
 323                         msix_vec = VP_MSIX_VQ_VECTOR;
 324                 vqs[i] = vp_setup_vq(vdev, i, callbacks[i], names[i],
 325                                      ctx ? ctx[i] : false,
 326                                      msix_vec);
 327                 if (IS_ERR(vqs[i])) {
 328                         err = PTR_ERR(vqs[i]);
 329                         goto error_find;
 330                 }
 331
 332                 if (!vp_dev->per_vq_vectors || msix_vec == VIRTIO_MSI_NO_VECTOR)
 333                         continue;
 334
 335                 /* allocate per-vq irq if available and necessary */
 336                 snprintf(vp_dev->msix_names[msix_vec],
 337                          sizeof *vp_dev->msix_names,
 338                          "%s-%s",
 339                          dev_name(&vp_dev->vdev.dev), names[i]);
 340                 err = request_irq(pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, msix_vec),
 341                                   vring_interrupt, 0,
 342                                   vp_dev->msix_names[msix_vec],
 343                                   vqs[i]);
 344                 if (err)
 345                         goto error_find;
 346         }
 347         return 0;
 348
 349 error_find:
 350         vp_del_vqs(vdev);
 351         return err;
 352 }
 353
 354 static int vp_find_vqs_intx(struct virtio_device *vdev, unsigned nvqs,
 355                 struct virtqueue *vqs[], vq_callback_t *callbacks[],
 356                 const char * const names[], const bool *ctx)
 357 {
 358         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 359         int i, err;
 360
 361         vp_dev->vqs = kcalloc(nvqs, sizeof(*vp_dev->vqs), GFP_KERNEL);
 362         if (!vp_dev->vqs)
 363                 return -ENOMEM;
 364
 365         err = request_irq(vp_dev->pci_dev->irq, vp_interrupt, IRQF_SHARED,
 366                         dev_name(&vdev->dev), vp_dev);
 367         if (err)
 368                 goto out_del_vqs;
 369
 370         vp_dev->intx_enabled = 1;
 371         vp_dev->per_vq_vectors = false;
 372         for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
 373                 if (!names[i]) {
 374                         vqs[i] = NULL;
 375                         continue;
 376                 }
 377                 vqs[i] = vp_setup_vq(vdev, i, callbacks[i], names[i],
 378                                      ctx ? ctx[i] : false,
 379                                      VIRTIO_MSI_NO_VECTOR);
 380                 if (IS_ERR(vqs[i])) {
 381                         err = PTR_ERR(vqs[i]);
 382                         goto out_del_vqs;
 383                 }
 384         }
 385
 386         return 0;
 387 out_del_vqs:
 388         vp_del_vqs(vdev);
 389         return err;
 390 }
 391
 392 /* the config->find_vqs() implementation */
 393 int vp_find_vqs(struct virtio_device *vdev, unsigned nvqs,
 394                 struct virtqueue *vqs[], vq_callback_t *callbacks[],
 395                 const char * const names[], const bool *ctx,
 396                 struct irq_affinity *desc)
 397 {
 398         int err;
 399
 400         /* Try MSI-X with one vector per queue. */
 401         err = vp_find_vqs_msix(vdev, nvqs, vqs, callbacks, names, true, ctx, desc);
 402         if (!err)
 403                 return 0;
 404         /* Fallback: MSI-X with one vector for config, one shared for queues. */
 405         err = vp_find_vqs_msix(vdev, nvqs, vqs, callbacks, names, false, ctx, desc);
 406         if (!err)
 407                 return 0;
 408         /* Finally fall back to regular interrupts. */
 409         return vp_find_vqs_intx(vdev, nvqs, vqs, callbacks, names, ctx);
 410 }
 411
 412 const char *vp_bus_name(struct virtio_device *vdev)
 413 {
 414         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 415
 416         return pci_name(vp_dev->pci_dev);
 417 }
 418
 419 /* Setup the affinity for a virtqueue:
 420  * - force the affinity for per vq vector
 421  * - OR over all affinities for shared MSI
 422  * - ignore the affinity request if we're using INTX
 423  */
 424 int vp_set_vq_affinity(struct virtqueue *vq, int cpu)
 425 {
 426         struct virtio_device *vdev = vq->vdev;
 427         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 428         struct virtio_pci_vq_info *info = vp_dev->vqs[vq->index];
 429         struct cpumask *mask;
 430         unsigned int irq;
 431
 432         if (!vq->callback)
 433                 return -EINVAL;
 434
 435         if (vp_dev->msix_enabled) {
 436                 mask = vp_dev->msix_affinity_masks[info->msix_vector];
 437                 irq = pci_irq_vector(vp_dev->pci_dev, info->msix_vector);
 438                 if (cpu == -1)
 439                         irq_set_affinity_hint(irq, NULL);
 440                 else {
 441                         cpumask_clear(mask);
 442                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
 443                         irq_set_affinity_hint(irq, mask);
 444                 }
 445         }
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 const struct cpumask *vp_get_vq_affinity(struct virtio_device *vdev, int index)
 450 {
 451         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 452
 453         if (!vp_dev->per_vq_vectors ||
 454             vp_dev->vqs[index]->msix_vector == VIRTIO_MSI_NO_VECTOR)
 455                 return NULL;
 456
 457         return pci_irq_get_affinity(vp_dev->pci_dev,
 458                                     vp_dev->vqs[index]->msix_vector);
 459 }
 460
 461 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 462 static int virtio_pci_freeze(struct device *dev)
 463 {
 464         struct pci_dev *pci_dev = to_pci_dev(dev);
 465         struct virtio_pci_device *vp_dev = pci_get_drvdata(pci_dev);
 466         int ret;
 467
 468         ret = virtio_device_freeze(&vp_dev->vdev);
 469
 470         if (!ret)
 471                 pci_disable_device(pci_dev);
 472         return ret;
 473 }
 474
 475 static int virtio_pci_restore(struct device *dev)
 476 {
 477         struct pci_dev *pci_dev = to_pci_dev(dev);
 478         struct virtio_pci_device *vp_dev = pci_get_drvdata(pci_dev);
 479         int ret;
 480
 481         ret = pci_enable_device(pci_dev);
 482         if (ret)
 483                 return ret;
 484
 485         pci_set_master(pci_dev);
 486         return virtio_device_restore(&vp_dev->vdev);
 487 }
 488
 489 static const struct dev_pm_ops virtio_pci_pm_ops = {
 490         SET_SYSTEM_SLEEP_PM_OPS(virtio_pci_freeze, virtio_pci_restore)
 491 };
 492 #endif
 493
 494
 495 /* Qumranet donated their vendor ID for devices 0x1000 thru 0x10FF. */
 496 static const struct pci_device_id virtio_pci_id_table[] = {
 497         { PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_REDHAT_QUMRANET, PCI_ANY_ID) },
 498         { 0 }
 499 };
 500
 501 MODULE_DEVICE_TABLE(pci, virtio_pci_id_table);
 502
 503 static void virtio_pci_release_dev(struct device *_d)
 504 {
 505         struct virtio_device *vdev = dev_to_virtio(_d);
 506         struct virtio_pci_device *vp_dev = to_vp_device(vdev);
 507
 508         /* As struct device is a kobject, it's not safe to
 509          * free the memory (including the reference counter itself)
 510          * until it's release callback. */
 511         kfree(vp_dev);
 512 }
 513
 514 static int virtio_pci_probe(struct pci_dev *pci_dev,
 515                             const struct pci_device_id *id)
 516 {
 517         struct virtio_pci_device *vp_dev, *reg_dev = NULL;
 518         int rc;
 519
 520         /* allocate our structure and fill it out */
 521         vp_dev = kzalloc(sizeof(struct virtio_pci_device), GFP_KERNEL);
 522         if (!vp_dev)
 523                 return -ENOMEM;
 524
 525         pci_set_drvdata(pci_dev, vp_dev);
 526         vp_dev->vdev.dev.parent = &pci_dev->dev;
 527         vp_dev->vdev.dev.release = virtio_pci_release_dev;
 528         vp_dev->pci_dev = pci_dev;
 529         INIT_LIST_HEAD(&vp_dev->virtqueues);
 530         spin_lock_init(&vp_dev->lock);
 531
 532         /* enable the device */
 533         rc = pci_enable_device(pci_dev);
 534         if (rc)
 535                 goto err_enable_device;
 536
 537         if (force_legacy) {
 538                 rc = virtio_pci_legacy_probe(vp_dev);
 539                 /* Also try modern mode if we can't map BAR0 (no IO space). */
 540                 if (rc == -ENODEV || rc == -ENOMEM)
 541                         rc = virtio_pci_modern_probe(vp_dev);
 542                 if (rc)
 543                         goto err_probe;
 544         } else {
 545                 rc = virtio_pci_modern_probe(vp_dev);
 546                 if (rc == -ENODEV)
 547                         rc = virtio_pci_legacy_probe(vp_dev);
 548                 if (rc)
 549                         goto err_probe;
 550         }
 551
 552         pci_set_master(pci_dev);
 553
 554         rc = register_virtio_device(&vp_dev->vdev);
 555         reg_dev = vp_dev;
 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         if (reg_dev)
 570                 put_device(&vp_dev->vdev.dev);
 571         else
 572                 kfree(vp_dev);
 573         return rc;
 574 }
 575
 576 static void virtio_pci_remove(struct pci_dev *pci_dev)
 577 {
 578         struct virtio_pci_device *vp_dev = pci_get_drvdata(pci_dev);
 579         struct device *dev = get_device(&vp_dev->vdev.dev);
 580
 581         unregister_virtio_device(&vp_dev->vdev);
 582
 583         if (vp_dev->ioaddr)
 584                 virtio_pci_legacy_remove(vp_dev);
 585         else
 586                 virtio_pci_modern_remove(vp_dev);
 587
 588         pci_disable_device(pci_dev);
 589         put_device(dev);
 590 }
 591
 592 static struct pci_driver virtio_pci_driver = {
 593         .name           = "virtio-pci",
 594         .id_table       = virtio_pci_id_table,
 595         .probe          = virtio_pci_probe,
 596         .remove         = virtio_pci_remove,
 597 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP
 598         .driver.pm      = &virtio_pci_pm_ops,
 599 #endif
 600 };
 601
 602 module_pci_driver(virtio_pci_driver);
 603
 604 MODULE_AUTHOR("Anthony Liguori <aliguori@us.ibm.com>");
 605 MODULE_DESCRIPTION("virtio-pci");
 606 MODULE_LICENSE("GPL");
 607 MODULE_VERSION("1");