[NET]: Introduce and use print_mac() and DECLARE_MAC_BUF()
[pandora-kernel.git] / drivers / net / lguest_net.c
index 1127786..abce2ee 100644 (file)
@@ -1,6 +1,13 @@
-/* A simple network driver for lguest.
+/*D:500
+ * The Guest network driver.
  *
- * Copyright 2006 Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au> IBM Corporation
+ * This is very simple a virtual network driver, and our last Guest driver.
+ * The only trick is that it can talk directly to multiple other recipients
+ * (ie. other Guests on the same network).  It can also be used with only the
+ * Host on the network.
+ :*/
+
+/* Copyright 2006 Rusty Russell <rusty@rustcorp.com.au> IBM Corporation
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 #define MAX_LANS               4
 #define NUM_SKBS               8
 
+/*M:011 Network code master Jeff Garzik points out numerous shortcomings in
+ * this driver if it aspires to greatness.
+ *
+ * Firstly, it doesn't use "NAPI": the networking's New API, and is poorer for
+ * it.  As he says "NAPI means system-wide load leveling, across multiple
+ * network interfaces.  Lack of NAPI can mean competition at higher loads."
+ *
+ * He also points out that we don't implement set_mac_address, so users cannot
+ * change the devices hardware address.  When I asked why one would want to:
+ * "Bonding, and situations where you /do/ want the MAC address to "leak" out
+ * of the host onto the wider net."
+ *
+ * Finally, he would like module unloading: "It is not unrealistic to think of
+ * [un|re|]loading the net support module in an lguest guest.  And, adding
+ * module support makes the programmer more responsible, because they now have
+ * to learn to clean up after themselves.  Any driver that cannot clean up
+ * after itself is an incomplete driver in my book."
+ :*/
+
+/*D:530 The "struct lguestnet_info" contains all the information we need to
+ * know about the network device. */
 struct lguestnet_info
 {
-       /* The shared page(s). */
+       /* The mapped device page(s) (an array of "struct lguest_net"). */
        struct lguest_net *peer;
+       /* The physical address of the device page(s) */
        unsigned long peer_phys;
+       /* The size of the device page(s). */
        unsigned long mapsize;
 
        /* The lguest_device I come from */
        struct lguest_device *lgdev;
 
-       /* My peerid. */
+       /* My peerid (ie. my slot in the array). */
        unsigned int me;
 
-       /* Receive queue. */
+       /* Receive queue: the network packets waiting to be filled. */
        struct sk_buff *skb[NUM_SKBS];
        struct lguest_dma dma[NUM_SKBS];
 };
+/*:*/
 
 /* How many bytes left in this page. */
 static unsigned int rest_of_page(void *data)
@@ -52,39 +83,82 @@ static unsigned int rest_of_page(void *data)
        return PAGE_SIZE - ((unsigned long)data % PAGE_SIZE);
 }
 
-/* Simple convention: offset 4 * peernum. */
+/*D:570 Each peer (ie. Guest or Host) on the network binds their receive
+ * buffers to a different key: we simply use the physical address of the
+ * device's memory page plus the peer number.  The Host insists that all keys
+ * be a multiple of 4, so we multiply the peer number by 4. */
 static unsigned long peer_key(struct lguestnet_info *info, unsigned peernum)
 {
        return info->peer_phys + 4 * peernum;
 }
 
+/* This is the routine which sets up a "struct lguest_dma" to point to a
+ * network packet, similar to req_to_dma() in lguest_blk.c.  The structure of a
+ * "struct sk_buff" has grown complex over the years: it consists of a "head"
+ * linear section pointed to by "skb->data", and possibly an array of
+ * "fragments" in the case of a non-linear packet.
+ *
+ * Our receive buffers don't use fragments at all but outgoing skbs might, so
+ * we handle it. */
 static void skb_to_dma(const struct sk_buff *skb, unsigned int headlen,
                       struct lguest_dma *dma)
 {
        unsigned int i, seg;
 
+       /* First, we put the linear region into the "struct lguest_dma".  Each
+        * entry can't go over a page boundary, so even though all our packets
+        * are 1514 bytes or less, we might need to use two entries here: */
        for (i = seg = 0; i < headlen; seg++, i += rest_of_page(skb->data+i)) {
                dma->addr[seg] = virt_to_phys(skb->data + i);
                dma->len[seg] = min((unsigned)(headlen - i),
                                    rest_of_page(skb->data + i));
        }
+
+       /* Now we handle the fragments: at least they're guaranteed not to go
+        * over a page.  skb_shinfo(skb) returns a pointer to the structure
+        * which tells us about the number of fragments and the fragment
+        * array. */
        for (i = 0; i < skb_shinfo(skb)->nr_frags; i++, seg++) {
                const skb_frag_t *f = &skb_shinfo(skb)->frags[i];
                /* Should not happen with MTU less than 64k - 2 * PAGE_SIZE. */
                if (seg == LGUEST_MAX_DMA_SECTIONS) {
+                       /* We will end up sending a truncated packet should
+                        * this ever happen.  Plus, a cool log message! */
                        printk("Woah dude!  Megapacket!\n");
                        break;
                }
                dma->addr[seg] = page_to_phys(f->page) + f->page_offset;
                dma->len[seg] = f->size;
        }
+
+       /* If after all that we didn't use the entire "struct lguest_dma"
+        * array, we terminate it with a 0 length. */
        if (seg < LGUEST_MAX_DMA_SECTIONS)
                dma->len[seg] = 0;
 }
 
-/* We overload multicast bit to show promiscuous mode. */
+/*
+ * Packet transmission.
+ *
+ * Our packet transmission is a little unusual.  A real network card would just
+ * send out the packet and leave the receivers to decide if they're interested.
+ * Instead, we look through the network device memory page and see if any of
+ * the ethernet addresses match the packet destination, and if so we send it to
+ * that Guest.
+ *
+ * This is made a little more complicated in two cases.  The first case is
+ * broadcast packets: for that we send the packet to all Guests on the network,
+ * one at a time.  The second case is "promiscuous" mode, where a Guest wants
+ * to see all the packets on the network.  We need a way for the Guest to tell
+ * us it wants to see all packets, so it sets the "multicast" bit on its
+ * published MAC address, which is never valid in a real ethernet address.
+ */
 #define PROMISC_BIT            0x01
 
+/* This is the callback which is summoned whenever the network device's
+ * multicast or promiscuous state changes.  If the card is in promiscuous mode,
+ * we advertise that in our ethernet address in the device's memory.  We do the
+ * same if Linux wants any or all multicast traffic.  */
 static void lguestnet_set_multicast(struct net_device *dev)
 {
        struct lguestnet_info *info = netdev_priv(dev);
@@ -95,11 +169,14 @@ static void lguestnet_set_multicast(struct net_device *dev)
                info->peer[info->me].mac[0] &= ~PROMISC_BIT;
 }
 
+/* A simple test function to see if a peer wants to see all packets.*/
 static int promisc(struct lguestnet_info *info, unsigned int peer)
 {
        return info->peer[peer].mac[0] & PROMISC_BIT;
 }
 
+/* Another simple function to see if a peer's advertised ethernet address
+ * matches a packet's destination ethernet address. */
 static int mac_eq(const unsigned char mac[ETH_ALEN],
                  struct lguestnet_info *info, unsigned int peer)
 {
@@ -109,6 +186,8 @@ static int mac_eq(const unsigned char mac[ETH_ALEN],
        return memcmp(mac+1, info->peer[peer].mac+1, ETH_ALEN-1) == 0;
 }
 
+/* This is the function which actually sends a packet once we've decided a
+ * peer wants it: */
 static void transfer_packet(struct net_device *dev,
                            struct sk_buff *skb,
                            unsigned int peernum)
@@ -116,76 +195,134 @@ static void transfer_packet(struct net_device *dev,
        struct lguestnet_info *info = netdev_priv(dev);
        struct lguest_dma dma;
 
+       /* We use our handy "struct lguest_dma" packing function to prepare
+        * the skb for sending. */
        skb_to_dma(skb, skb_headlen(skb), &dma);
        pr_debug("xfer length %04x (%u)\n", htons(skb->len), skb->len);
 
+       /* This is the actual send call which copies the packet. */
        lguest_send_dma(peer_key(info, peernum), &dma);
+
+       /* Check that the entire packet was transmitted.  If not, it could mean
+        * that the other Guest registered a short receive buffer, but this
+        * driver should never do that.  More likely, the peer is dead. */
        if (dma.used_len != skb->len) {
                dev->stats.tx_carrier_errors++;
                pr_debug("Bad xfer to peer %i: %i of %i (dma %p/%i)\n",
                         peernum, dma.used_len, skb->len,
                         (void *)dma.addr[0], dma.len[0]);
        } else {
+               /* On success we update the stats. */
                dev->stats.tx_bytes += skb->len;
                dev->stats.tx_packets++;
        }
 }
 
+/* Another helper function to tell is if a slot in the device memory is unused.
+ * Since we always set the Local Assignment bit in the ethernet address, the
+ * first byte can never be 0. */
 static int unused_peer(const struct lguest_net peer[], unsigned int num)
 {
        return peer[num].mac[0] == 0;
 }
 
+/* Finally, here is the routine which handles an outgoing packet.  It's called
+ * "start_xmit" for traditional reasons. */
 static int lguestnet_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
 {
        unsigned int i;
        int broadcast;
        struct lguestnet_info *info = netdev_priv(dev);
+       /* Extract the destination ethernet address from the packet. */
        const unsigned char *dest = ((struct ethhdr *)skb->data)->h_dest;
+       DECLARE_MAC_BUF(mac);
 
-       pr_debug("%s: xmit %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",
-                dev->name, dest[0],dest[1],dest[2],dest[3],dest[4],dest[5]);
+       pr_debug("%s: xmit %s\n", dev->name, print_mac(mac, dest));
 
+       /* If it's a multicast packet, we broadcast to everyone.  That's not
+        * very efficient, but there are very few applications which actually
+        * use multicast, which is a shame really.
+        *
+        * As etherdevice.h points out: "By definition the broadcast address is
+        * also a multicast address."  So we don't have to test for broadcast
+        * packets separately. */
        broadcast = is_multicast_ether_addr(dest);
+
+       /* Look through all the published ethernet addresses to see if we
+        * should send this packet. */
        for (i = 0; i < info->mapsize/sizeof(struct lguest_net); i++) {
+               /* We don't send to ourselves (we actually can't SEND_DMA to
+                * ourselves anyway), and don't send to unused slots.*/
                if (i == info->me || unused_peer(info->peer, i))
                        continue;
 
+               /* If it's broadcast we send it.  If they want every packet we
+                * send it.  If the destination matches their address we send
+                * it.  Otherwise we go to the next peer. */
                if (!broadcast && !promisc(info, i) && !mac_eq(dest, info, i))
                        continue;
 
                pr_debug("lguestnet %s: sending from %i to %i\n",
                         dev->name, info->me, i);
+               /* Our routine which actually does the transfer. */
                transfer_packet(dev, skb, i);
        }
+
+       /* An xmit routine is expected to dispose of the packet, so we do. */
        dev_kfree_skb(skb);
+
+       /* As per kernel convention, 0 means success.  This is why I love
+        * networking: even if we never sent to anyone, that's still
+        * success! */
        return 0;
 }
 
-/* Find a new skb to put in this slot in shared mem. */
+/*D:560
+ * Packet receiving.
+ *
+ * First, here's a helper routine which fills one of our array of receive
+ * buffers: */
 static int fill_slot(struct net_device *dev, unsigned int slot)
 {
        struct lguestnet_info *info = netdev_priv(dev);
-       /* Try to create and register a new one. */
+
+       /* We can receive ETH_DATA_LEN (1500) byte packets, plus a standard
+        * ethernet header of ETH_HLEN (14) bytes. */
        info->skb[slot] = netdev_alloc_skb(dev, ETH_HLEN + ETH_DATA_LEN);
        if (!info->skb[slot]) {
                printk("%s: could not fill slot %i\n", dev->name, slot);
                return -ENOMEM;
        }
 
+       /* skb_to_dma() is a helper which sets up the "struct lguest_dma" to
+        * point to the data in the skb: we also use it for sending out a
+        * packet. */
        skb_to_dma(info->skb[slot], ETH_HLEN + ETH_DATA_LEN, &info->dma[slot]);
+
+       /* This is a Write Memory Barrier: it ensures that the entry in the
+        * receive buffer array is written *before* we set the "used_len" entry
+        * to 0.  If the Host were looking at the receive buffer array from a
+        * different CPU, it could potentially see "used_len = 0" and not see
+        * the updated receive buffer information.  This would be a horribly
+        * nasty bug, so make sure the compiler and CPU know this has to happen
+        * first. */
        wmb();
-       /* Now we tell hypervisor it can use the slot. */
+       /* Writing 0 to "used_len" tells the Host it can use this receive
+        * buffer now. */
        info->dma[slot].used_len = 0;
        return 0;
 }
 
+/* This is the actual receive routine.  When we receive an interrupt from the
+ * Host to tell us a packet has been delivered, we arrive here: */
 static irqreturn_t lguestnet_rcv(int irq, void *dev_id)
 {
        struct net_device *dev = dev_id;
        struct lguestnet_info *info = netdev_priv(dev);
        unsigned int i, done = 0;
 
+       /* Look through our entire receive array for an entry which has data
+        * in it. */
        for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(info->dma); i++) {
                unsigned int length;
                struct sk_buff *skb;
@@ -194,10 +331,16 @@ static irqreturn_t lguestnet_rcv(int irq, void *dev_id)
                if (length == 0)
                        continue;
 
+               /* We've found one!  Remember the skb (we grabbed the length
+                * above), and immediately refill the slot we've taken it
+                * from. */
                done++;
                skb = info->skb[i];
                fill_slot(dev, i);
 
+               /* This shouldn't happen: micropackets could be sent by a
+                * badly-behaved Guest on the network, but the Host will never
+                * stuff more data in the buffer than the buffer length. */
                if (length < ETH_HLEN || length > ETH_HLEN + ETH_DATA_LEN) {
                        pr_debug(KERN_WARNING "%s: unbelievable skb len: %i\n",
                                 dev->name, length);
@@ -205,36 +348,72 @@ static irqreturn_t lguestnet_rcv(int irq, void *dev_id)
                        continue;
                }
 
+               /* skb_put(), what a great function!  I've ranted about this
+                * function before (http://lkml.org/lkml/1999/9/26/24).  You
+                * call it after you've added data to the end of an skb (in
+                * this case, it was the Host which wrote the data). */
                skb_put(skb, length);
+
+               /* The ethernet header contains a protocol field: we use the
+                * standard helper to extract it, and place the result in
+                * skb->protocol.  The helper also sets up skb->pkt_type and
+                * eats up the ethernet header from the front of the packet. */
                skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
-               /* This is a reliable transport. */
+
+               /* If this device doesn't need checksums for sending, we also
+                * don't need to check the packets when they come in. */
                if (dev->features & NETIF_F_NO_CSUM)
                        skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
+
+               /* As a last resort for debugging the driver or the lguest I/O
+                * subsystem, you can uncomment the "#define DEBUG" at the top
+                * of this file, which turns all the pr_debug() into printk()
+                * and floods the logs. */
                pr_debug("Receiving skb proto 0x%04x len %i type %i\n",
                         ntohs(skb->protocol), skb->len, skb->pkt_type);
 
+               /* Update the packet and byte counts (visible from ifconfig,
+                * and good for debugging). */
                dev->stats.rx_bytes += skb->len;
                dev->stats.rx_packets++;
+
+               /* Hand our fresh network packet into the stack's "network
+                * interface receive" routine.  That will free the packet
+                * itself when it's finished. */
                netif_rx(skb);
        }
+
+       /* If we found any packets, we assume the interrupt was for us. */
        return done ? IRQ_HANDLED : IRQ_NONE;
 }
 
+/*D:550 This is where we start: when the device is brought up by dhcpd or
+ * ifconfig.  At this point we advertise our MAC address to the rest of the
+ * network, and register receive buffers ready for incoming packets. */
 static int lguestnet_open(struct net_device *dev)
 {
        int i;
        struct lguestnet_info *info = netdev_priv(dev);
 
-       /* Set up our MAC address */
+       /* Copy our MAC address into the device page, so others on the network
+        * can find us. */
        memcpy(info->peer[info->me].mac, dev->dev_addr, ETH_ALEN);
 
-       /* Turn on promisc mode if needed */
+       /* We might already be in promisc mode (dev->flags & IFF_PROMISC).  Our
+        * set_multicast callback handles this already, so we call it now. */
        lguestnet_set_multicast(dev);
 
+       /* Allocate packets and put them into our "struct lguest_dma" array.
+        * If we fail to allocate all the packets we could still limp along,
+        * but it's a sign of real stress so we should probably give up now. */
        for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(info->dma); i++) {
                if (fill_slot(dev, i) != 0)
                        goto cleanup;
        }
+
+       /* Finally we tell the Host where our array of "struct lguest_dma"
+        * receive buffers is, binding it to the key corresponding to the
+        * device's physical memory plus our peerid. */
        if (lguest_bind_dma(peer_key(info,info->me), info->dma,
                            NUM_SKBS, lgdev_irq(info->lgdev)) != 0)
                goto cleanup;
@@ -245,22 +424,29 @@ cleanup:
                dev_kfree_skb(info->skb[i]);
        return -ENOMEM;
 }
+/*:*/
 
+/* The close routine is called when the device is no longer in use: we clean up
+ * elegantly. */
 static int lguestnet_close(struct net_device *dev)
 {
        unsigned int i;
        struct lguestnet_info *info = netdev_priv(dev);
 
-       /* Clear all trace: others might deliver packets, we'll ignore it. */
+       /* Clear all trace of our existence out of the device memory by setting
+        * the slot which held our MAC address to 0 (unused). */
        memset(&info->peer[info->me], 0, sizeof(info->peer[info->me]));
 
-       /* Deregister sg lists. */
+       /* Unregister our array of receive buffers */
        lguest_unbind_dma(peer_key(info, info->me), info->dma);
        for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(info->dma); i++)
                dev_kfree_skb(info->skb[i]);
        return 0;
 }
 
+/*D:510 The network device probe function is basically a standard ethernet
+ * device setup.  It reads the "struct lguest_device_desc" and sets the "struct
+ * net_device".  Oh, the line-by-line excitement!  Let's skip over it. :*/
 static int lguestnet_probe(struct lguest_device *lgdev)
 {
        int err, irqf = IRQF_SHARED;
@@ -274,8 +460,6 @@ static int lguestnet_probe(struct lguest_device *lgdev)
        if (!dev)
                return -ENOMEM;
 
-       SET_MODULE_OWNER(dev);
-
        /* Ethernet defaults with some changes */
        ether_setup(dev);
        dev->set_mac_address = NULL;
@@ -290,10 +474,16 @@ static int lguestnet_probe(struct lguest_device *lgdev)
        dev->stop = lguestnet_close;
        dev->hard_start_xmit = lguestnet_start_xmit;
 
-       /* Turning on/off promisc will call dev->set_multicast_list.
-        * We don't actually support multicast yet */
+       /* We don't actually support multicast yet, but turning on/off
+        * promisc also calls dev->set_multicast_list. */
        dev->set_multicast_list = lguestnet_set_multicast;
        SET_NETDEV_DEV(dev, &lgdev->dev);
+
+       /* The network code complains if you have "scatter-gather" capability
+        * if you don't also handle checksums (it seem that would be
+        * "illogical").  So we use a lie of omission and don't tell it that we
+        * can handle scattered packets unless we also don't want checksums,
+        * even though to us they're completely independent. */
        if (desc->features & LGUEST_NET_F_NOCSUM)
                dev->features = NETIF_F_SG|NETIF_F_NO_CSUM;
 
@@ -325,6 +515,9 @@ static int lguestnet_probe(struct lguest_device *lgdev)
        }
 
        pr_debug("lguestnet: registered device %s\n", dev->name);
+       /* Finally, we put the "struct net_device" in the generic "struct
+        * lguest_device"s private pointer.  Again, it's not necessary, but
+        * makes sure the cool kernel kids don't tease us. */
        lgdev->private = dev;
        return 0;
 
@@ -352,3 +545,11 @@ module_init(lguestnet_init);
 
 MODULE_DESCRIPTION("Lguest network driver");
 MODULE_LICENSE("GPL");
+
+/*D:580
+ * This is the last of the Drivers, and with this we have covered the many and
+ * wonderous and fine (and boring) details of the Guest.
+ *
+ * "make Launcher" beckons, where we answer questions like "Where do Guests
+ * come from?", and "What do you do when someone asks for optimization?"
+ */