MAINTAINERS: update linux-can git repositories
[pandora-kernel.git] / drivers / lguest / lguest_device.c
1 /*P:050
2  * Lguest guests use a very simple method to describe devices.  It's a
3  * series of device descriptors contained just above the top of normal Guest
4  * memory.
5  *
6  * We use the standard "virtio" device infrastructure, which provides us with a
7  * console, a network and a block driver.  Each one expects some configuration
8  * information and a "virtqueue" or two to send and receive data.
9 :*/
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/bootmem.h>
12 #include <linux/lguest_launcher.h>
13 #include <linux/virtio.h>
14 #include <linux/virtio_config.h>
15 #include <linux/interrupt.h>
16 #include <linux/virtio_ring.h>
17 #include <linux/err.h>
18 #include <linux/export.h>
19 #include <linux/slab.h>
20 #include <asm/io.h>
21 #include <asm/paravirt.h>
22 #include <asm/lguest_hcall.h>
23
24 /* The pointer to our (page) of device descriptions. */
25 static void *lguest_devices;
26
27 /*
28  * For Guests, device memory can be used as normal memory, so we cast away the
29  * __iomem to quieten sparse.
30  */
31 static inline void *lguest_map(unsigned long phys_addr, unsigned long pages)
32 {
33         return (__force void *)ioremap_cache(phys_addr, PAGE_SIZE*pages);
34 }
35
36 static inline void lguest_unmap(void *addr)
37 {
38         iounmap((__force void __iomem *)addr);
39 }
40
41 /*D:100
42  * Each lguest device is just a virtio device plus a pointer to its entry
43  * in the lguest_devices page.
44  */
45 struct lguest_device {
46         struct virtio_device vdev;
47
48         /* The entry in the lguest_devices page for this device. */
49         struct lguest_device_desc *desc;
50 };
51
52 /*
53  * Since the virtio infrastructure hands us a pointer to the virtio_device all
54  * the time, it helps to have a curt macro to get a pointer to the struct
55  * lguest_device it's enclosed in.
56  */
57 #define to_lgdev(vd) container_of(vd, struct lguest_device, vdev)
58
59 /*D:130
60  * Device configurations
61  *
62  * The configuration information for a device consists of one or more
63  * virtqueues, a feature bitmap, and some configuration bytes.  The
64  * configuration bytes don't really matter to us: the Launcher sets them up, and
65  * the driver will look at them during setup.
66  *
67  * A convenient routine to return the device's virtqueue config array:
68  * immediately after the descriptor.
69  */
70 static struct lguest_vqconfig *lg_vq(const struct lguest_device_desc *desc)
71 {
72         return (void *)(desc + 1);
73 }
74
75 /* The features come immediately after the virtqueues. */
76 static u8 *lg_features(const struct lguest_device_desc *desc)
77 {
78         return (void *)(lg_vq(desc) + desc->num_vq);
79 }
80
81 /* The config space comes after the two feature bitmasks. */
82 static u8 *lg_config(const struct lguest_device_desc *desc)
83 {
84         return lg_features(desc) + desc->feature_len * 2;
85 }
86
87 /* The total size of the config page used by this device (incl. desc) */
88 static unsigned desc_size(const struct lguest_device_desc *desc)
89 {
90         return sizeof(*desc)
91                 + desc->num_vq * sizeof(struct lguest_vqconfig)
92                 + desc->feature_len * 2
93                 + desc->config_len;
94 }
95
96 /* This gets the device's feature bits. */
97 static u64 lg_get_features(struct virtio_device *vdev)
98 {
99         unsigned int i;
100         u32 features = 0;
101         struct lguest_device_desc *desc = to_lgdev(vdev)->desc;
102         u8 *in_features = lg_features(desc);
103
104         /* We do this the slow but generic way. */
105         for (i = 0; i < min(desc->feature_len * 8, 32); i++)
106                 if (in_features[i / 8] & (1 << (i % 8)))
107                         features |= (1 << i);
108
109         return features;
110 }
111
112 /*
113  * To notify on reset or feature finalization, we (ab)use the NOTIFY
114  * hypercall, with the descriptor address of the device.
115  */
116 static void status_notify(struct virtio_device *vdev)
117 {
118         unsigned long offset = (void *)to_lgdev(vdev)->desc - lguest_devices;
119
120         hcall(LHCALL_NOTIFY, (max_pfn << PAGE_SHIFT) + offset, 0, 0, 0);
121 }
122
123 /*
124  * The virtio core takes the features the Host offers, and copies the ones
125  * supported by the driver into the vdev->features array.  Once that's all
126  * sorted out, this routine is called so we can tell the Host which features we
127  * understand and accept.
128  */
129 static int lg_finalize_features(struct virtio_device *vdev)
130 {
131         unsigned int i, bits;
132         struct lguest_device_desc *desc = to_lgdev(vdev)->desc;
133         /* Second half of bitmap is features we accept. */
134         u8 *out_features = lg_features(desc) + desc->feature_len;
135
136         /* Give virtio_ring a chance to accept features. */
137         vring_transport_features(vdev);
138
139         /* Make sure we don't have any features > 32 bits! */
140         BUG_ON((u32)vdev->features != vdev->features);
141
142         /*
143          * Since lguest is currently x86-only, we're little-endian.  That
144          * means we could just memcpy.  But it's not time critical, and in
145          * case someone copies this code, we do it the slow, obvious way.
146          */
147         memset(out_features, 0, desc->feature_len);
148         bits = min_t(unsigned, desc->feature_len, sizeof(vdev->features)) * 8;
149         for (i = 0; i < bits; i++) {
150                 if (__virtio_test_bit(vdev, i))
151                         out_features[i / 8] |= (1 << (i % 8));
152         }
153
154         /* Tell Host we've finished with this device's feature negotiation */
155         status_notify(vdev);
156
157         return 0;
158 }
159
160 /* Once they've found a field, getting a copy of it is easy. */
161 static void lg_get(struct virtio_device *vdev, unsigned int offset,
162                    void *buf, unsigned len)
163 {
164         struct lguest_device_desc *desc = to_lgdev(vdev)->desc;
165
166         /* Check they didn't ask for more than the length of the config! */
167         BUG_ON(offset + len > desc->config_len);
168         memcpy(buf, lg_config(desc) + offset, len);
169 }
170
171 /* Setting the contents is also trivial. */
172 static void lg_set(struct virtio_device *vdev, unsigned int offset,
173                    const void *buf, unsigned len)
174 {
175         struct lguest_device_desc *desc = to_lgdev(vdev)->desc;
176
177         /* Check they didn't ask for more than the length of the config! */
178         BUG_ON(offset + len > desc->config_len);
179         memcpy(lg_config(desc) + offset, buf, len);
180 }
181
182 /*
183  * The operations to get and set the status word just access the status field
184  * of the device descriptor.
185  */
186 static u8 lg_get_status(struct virtio_device *vdev)
187 {
188         return to_lgdev(vdev)->desc->status;
189 }
190
191 static void lg_set_status(struct virtio_device *vdev, u8 status)
192 {
193         BUG_ON(!status);
194         to_lgdev(vdev)->desc->status = status;
195
196         /* Tell Host immediately if we failed. */
197         if (status & VIRTIO_CONFIG_S_FAILED)
198                 status_notify(vdev);
199 }
200
201 static void lg_reset(struct virtio_device *vdev)
202 {
203         /* 0 status means "reset" */
204         to_lgdev(vdev)->desc->status = 0;
205         status_notify(vdev);
206 }
207
208 /*
209  * Virtqueues
210  *
211  * The other piece of infrastructure virtio needs is a "virtqueue": a way of
212  * the Guest device registering buffers for the other side to read from or
213  * write into (ie. send and receive buffers).  Each device can have multiple
214  * virtqueues: for example the console driver uses one queue for sending and
215  * another for receiving.
216  *
217  * Fortunately for us, a very fast shared-memory-plus-descriptors virtqueue
218  * already exists in virtio_ring.c.  We just need to connect it up.
219  *
220  * We start with the information we need to keep about each virtqueue.
221  */
222
223 /*D:140 This is the information we remember about each virtqueue. */
224 struct lguest_vq_info {
225         /* A copy of the information contained in the device config. */
226         struct lguest_vqconfig config;
227
228         /* The address where we mapped the virtio ring, so we can unmap it. */
229         void *pages;
230 };
231
232 /*
233  * When the virtio_ring code wants to prod the Host, it calls us here and we
234  * make a hypercall.  We hand the physical address of the virtqueue so the Host
235  * knows which virtqueue we're talking about.
236  */
237 static bool lg_notify(struct virtqueue *vq)
238 {
239         /*
240          * We store our virtqueue information in the "priv" pointer of the
241          * virtqueue structure.
242          */
243         struct lguest_vq_info *lvq = vq->priv;
244
245         hcall(LHCALL_NOTIFY, lvq->config.pfn << PAGE_SHIFT, 0, 0, 0);
246         return true;
247 }
248
249 /* An extern declaration inside a C file is bad form.  Don't do it. */
250 extern int lguest_setup_irq(unsigned int irq);
251
252 /*
253  * This routine finds the Nth virtqueue described in the configuration of
254  * this device and sets it up.
255  *
256  * This is kind of an ugly duckling.  It'd be nicer to have a standard
257  * representation of a virtqueue in the configuration space, but it seems that
258  * everyone wants to do it differently.  The KVM coders want the Guest to
259  * allocate its own pages and tell the Host where they are, but for lguest it's
260  * simpler for the Host to simply tell us where the pages are.
261  */
262 static struct virtqueue *lg_find_vq(struct virtio_device *vdev,
263                                     unsigned index,
264                                     void (*callback)(struct virtqueue *vq),
265                                     const char *name)
266 {
267         struct lguest_device *ldev = to_lgdev(vdev);
268         struct lguest_vq_info *lvq;
269         struct virtqueue *vq;
270         int err;
271
272         if (!name)
273                 return NULL;
274
275         /* We must have this many virtqueues. */
276         if (index >= ldev->desc->num_vq)
277                 return ERR_PTR(-ENOENT);
278
279         lvq = kmalloc(sizeof(*lvq), GFP_KERNEL);
280         if (!lvq)
281                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
282
283         /*
284          * Make a copy of the "struct lguest_vqconfig" entry, which sits after
285          * the descriptor.  We need a copy because the config space might not
286          * be aligned correctly.
287          */
288         memcpy(&lvq->config, lg_vq(ldev->desc)+index, sizeof(lvq->config));
289
290         printk("Mapping virtqueue %i addr %lx\n", index,
291                (unsigned long)lvq->config.pfn << PAGE_SHIFT);
292         /* Figure out how many pages the ring will take, and map that memory */
293         lvq->pages = lguest_map((unsigned long)lvq->config.pfn << PAGE_SHIFT,
294                                 DIV_ROUND_UP(vring_size(lvq->config.num,
295                                                         LGUEST_VRING_ALIGN),
296                                              PAGE_SIZE));
297         if (!lvq->pages) {
298                 err = -ENOMEM;
299                 goto free_lvq;
300         }
301
302         /*
303          * OK, tell virtio_ring.c to set up a virtqueue now we know its size
304          * and we've got a pointer to its pages.  Note that we set weak_barriers
305          * to 'true': the host just a(nother) SMP CPU, so we only need inter-cpu
306          * barriers.
307          */
308         vq = vring_new_virtqueue(index, lvq->config.num, LGUEST_VRING_ALIGN, vdev,
309                                  true, lvq->pages, lg_notify, callback, name);
310         if (!vq) {
311                 err = -ENOMEM;
312                 goto unmap;
313         }
314
315         /* Make sure the interrupt is allocated. */
316         err = lguest_setup_irq(lvq->config.irq);
317         if (err)
318                 goto destroy_vring;
319
320         /*
321          * Tell the interrupt for this virtqueue to go to the virtio_ring
322          * interrupt handler.
323          *
324          * FIXME: We used to have a flag for the Host to tell us we could use
325          * the interrupt as a source of randomness: it'd be nice to have that
326          * back.
327          */
328         err = request_irq(lvq->config.irq, vring_interrupt, IRQF_SHARED,
329                           dev_name(&vdev->dev), vq);
330         if (err)
331                 goto free_desc;
332
333         /*
334          * Last of all we hook up our 'struct lguest_vq_info" to the
335          * virtqueue's priv pointer.
336          */
337         vq->priv = lvq;
338         return vq;
339
340 free_desc:
341         irq_free_desc(lvq->config.irq);
342 destroy_vring:
343         vring_del_virtqueue(vq);
344 unmap:
345         lguest_unmap(lvq->pages);
346 free_lvq:
347         kfree(lvq);
348         return ERR_PTR(err);
349 }
350 /*:*/
351
352 /* Cleaning up a virtqueue is easy */
353 static void lg_del_vq(struct virtqueue *vq)
354 {
355         struct lguest_vq_info *lvq = vq->priv;
356
357         /* Release the interrupt */
358         free_irq(lvq->config.irq, vq);
359         /* Tell virtio_ring.c to free the virtqueue. */
360         vring_del_virtqueue(vq);
361         /* Unmap the pages containing the ring. */
362         lguest_unmap(lvq->pages);
363         /* Free our own queue information. */
364         kfree(lvq);
365 }
366
367 static void lg_del_vqs(struct virtio_device *vdev)
368 {
369         struct virtqueue *vq, *n;
370
371         list_for_each_entry_safe(vq, n, &vdev->vqs, list)
372                 lg_del_vq(vq);
373 }
374
375 static int lg_find_vqs(struct virtio_device *vdev, unsigned nvqs,
376                        struct virtqueue *vqs[],
377                        vq_callback_t *callbacks[],
378                        const char *names[])
379 {
380         struct lguest_device *ldev = to_lgdev(vdev);
381         int i;
382
383         /* We must have this many virtqueues. */
384         if (nvqs > ldev->desc->num_vq)
385                 return -ENOENT;
386
387         for (i = 0; i < nvqs; ++i) {
388                 vqs[i] = lg_find_vq(vdev, i, callbacks[i], names[i]);
389                 if (IS_ERR(vqs[i]))
390                         goto error;
391         }
392         return 0;
393
394 error:
395         lg_del_vqs(vdev);
396         return PTR_ERR(vqs[i]);
397 }
398
399 static const char *lg_bus_name(struct virtio_device *vdev)
400 {
401         return "";
402 }
403
404 /* The ops structure which hooks everything together. */
405 static const struct virtio_config_ops lguest_config_ops = {
406         .get_features = lg_get_features,
407         .finalize_features = lg_finalize_features,
408         .get = lg_get,
409         .set = lg_set,
410         .get_status = lg_get_status,
411         .set_status = lg_set_status,
412         .reset = lg_reset,
413         .find_vqs = lg_find_vqs,
414         .del_vqs = lg_del_vqs,
415         .bus_name = lg_bus_name,
416 };
417
418 /*
419  * The root device for the lguest virtio devices.  This makes them appear as
420  * /sys/devices/lguest/0,1,2 not /sys/devices/0,1,2.
421  */
422 static struct device *lguest_root;
423
424 /*D:120
425  * This is the core of the lguest bus: actually adding a new device.
426  * It's a separate function because it's neater that way, and because an
427  * earlier version of the code supported hotplug and unplug.  They were removed
428  * early on because they were never used.
429  *
430  * As Andrew Tridgell says, "Untested code is buggy code".
431  *
432  * It's worth reading this carefully: we start with a pointer to the new device
433  * descriptor in the "lguest_devices" page, and the offset into the device
434  * descriptor page so we can uniquely identify it if things go badly wrong.
435  */
436 static void add_lguest_device(struct lguest_device_desc *d,
437                               unsigned int offset)
438 {
439         struct lguest_device *ldev;
440
441         /* Start with zeroed memory; Linux's device layer counts on it. */
442         ldev = kzalloc(sizeof(*ldev), GFP_KERNEL);
443         if (!ldev) {
444                 printk(KERN_EMERG "Cannot allocate lguest dev %u type %u\n",
445                        offset, d->type);
446                 return;
447         }
448
449         /* This devices' parent is the lguest/ dir. */
450         ldev->vdev.dev.parent = lguest_root;
451         /*
452          * The device type comes straight from the descriptor.  There's also a
453          * device vendor field in the virtio_device struct, which we leave as
454          * 0.
455          */
456         ldev->vdev.id.device = d->type;
457         /*
458          * We have a simple set of routines for querying the device's
459          * configuration information and setting its status.
460          */
461         ldev->vdev.config = &lguest_config_ops;
462         /* And we remember the device's descriptor for lguest_config_ops. */
463         ldev->desc = d;
464
465         /*
466          * register_virtio_device() sets up the generic fields for the struct
467          * virtio_device and calls device_register().  This makes the bus
468          * infrastructure look for a matching driver.
469          */
470         if (register_virtio_device(&ldev->vdev) != 0) {
471                 printk(KERN_ERR "Failed to register lguest dev %u type %u\n",
472                        offset, d->type);
473                 kfree(ldev);
474         }
475 }
476
477 /*D:110
478  * scan_devices() simply iterates through the device page.  The type 0 is
479  * reserved to mean "end of devices".
480  */
481 static void scan_devices(void)
482 {
483         unsigned int i;
484         struct lguest_device_desc *d;
485
486         /* We start at the page beginning, and skip over each entry. */
487         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += desc_size(d)) {
488                 d = lguest_devices + i;
489
490                 /* Once we hit a zero, stop. */
491                 if (d->type == 0)
492                         break;
493
494                 printk("Device at %i has size %u\n", i, desc_size(d));
495                 add_lguest_device(d, i);
496         }
497 }
498
499 /*D:105
500  * Fairly early in boot, lguest_devices_init() is called to set up the
501  * lguest device infrastructure.  We check that we are a Guest by checking
502  * pv_info.name: there are other ways of checking, but this seems most
503  * obvious to me.
504  *
505  * So we can access the "struct lguest_device_desc"s easily, we map that memory
506  * and store the pointer in the global "lguest_devices".  Then we register a
507  * root device from which all our devices will hang (this seems to be the
508  * correct sysfs incantation).
509  *
510  * Finally we call scan_devices() which adds all the devices found in the
511  * lguest_devices page.
512  */
513 static int __init lguest_devices_init(void)
514 {
515         if (strcmp(pv_info.name, "lguest") != 0)
516                 return 0;
517
518         lguest_root = root_device_register("lguest");
519         if (IS_ERR(lguest_root))
520                 panic("Could not register lguest root");
521
522         /* Devices are in a single page above top of "normal" mem */
523         lguest_devices = lguest_map(max_pfn<<PAGE_SHIFT, 1);
524
525         scan_devices();
526         return 0;
527 }
528 /* We do this after core stuff, but before the drivers. */
529 postcore_initcall(lguest_devices_init);
530
531 /*D:150
532  * At this point in the journey we used to now wade through the lguest
533  * devices themselves: net, block and console.  Since they're all now virtio
534  * devices rather than lguest-specific, I've decided to ignore them.  Mostly,
535  * they're kind of boring.  But this does mean you'll never experience the
536  * thrill of reading the forbidden love scene buried deep in the block driver.
537  *
538  * "make Launcher" beckons, where we answer questions like "Where do Guests
539  * come from?", and "What do you do when someone asks for optimization?".
540  */