macvtap: macvtapTX zero-copy support
authorShirley Ma <mashirle@us.ibm.com>
Wed, 6 Jul 2011 12:26:11 +0000 (12:26 +0000)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Thu, 7 Jul 2011 11:41:24 +0000 (04:41 -0700)
Only 128 bytes is copied, the rest of data is DMA mapped directly from
userspace.

Signed-off-by: Shirley Ma <xma@...ibm.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
drivers/net/macvtap.c

index ecee0fe..ab96c31 100644 (file)
@@ -60,6 +60,7 @@ static struct proto macvtap_proto = {
  */
 static dev_t macvtap_major;
 #define MACVTAP_NUM_DEVS 65536
+#define GOODCOPY_LEN 128
 static struct class *macvtap_class;
 static struct cdev macvtap_cdev;
 
@@ -340,6 +341,7 @@ static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
 {
        struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
        struct net_device *dev = dev_get_by_index(net, iminor(inode));
+       struct macvlan_dev *vlan = netdev_priv(dev);
        struct macvtap_queue *q;
        int err;
 
@@ -369,6 +371,16 @@ static int macvtap_open(struct inode *inode, struct file *file)
        q->flags = IFF_VNET_HDR | IFF_NO_PI | IFF_TAP;
        q->vnet_hdr_sz = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 
+       /*
+        * so far only KVM virtio_net uses macvtap, enable zero copy between
+        * guest kernel and host kernel when lower device supports zerocopy
+        */
+       if (vlan) {
+               if ((vlan->lowerdev->features & NETIF_F_HIGHDMA) &&
+                   (vlan->lowerdev->features & NETIF_F_SG))
+                       sock_set_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY);
+       }
+
        err = macvtap_set_queue(dev, file, q);
        if (err)
                sock_put(&q->sk);
@@ -433,6 +445,80 @@ static inline struct sk_buff *macvtap_alloc_skb(struct sock *sk, size_t prepad,
        return skb;
 }
 
+/* set skb frags from iovec, this can move to core network code for reuse */
+static int zerocopy_sg_from_iovec(struct sk_buff *skb, const struct iovec *from,
+                                 int offset, size_t count)
+{
+       int len = iov_length(from, count) - offset;
+       int copy = skb_headlen(skb);
+       int size, offset1 = 0;
+       int i = 0;
+       skb_frag_t *f;
+
+       /* Skip over from offset */
+       while (count && (offset >= from->iov_len)) {
+               offset -= from->iov_len;
+               ++from;
+               --count;
+       }
+
+       /* copy up to skb headlen */
+       while (count && (copy > 0)) {
+               size = min_t(unsigned int, copy, from->iov_len - offset);
+               if (copy_from_user(skb->data + offset1, from->iov_base + offset,
+                                  size))
+                       return -EFAULT;
+               if (copy > size) {
+                       ++from;
+                       --count;
+               }
+               copy -= size;
+               offset1 += size;
+               offset = 0;
+       }
+
+       if (len == offset1)
+               return 0;
+
+       while (count--) {
+               struct page *page[MAX_SKB_FRAGS];
+               int num_pages;
+               unsigned long base;
+
+               len = from->iov_len - offset1;
+               if (!len) {
+                       offset1 = 0;
+                       ++from;
+                       continue;
+               }
+               base = (unsigned long)from->iov_base + offset1;
+               size = ((base & ~PAGE_MASK) + len + ~PAGE_MASK) >> PAGE_SHIFT;
+               num_pages = get_user_pages_fast(base, size, 0, &page[i]);
+               if ((num_pages != size) ||
+                   (num_pages > MAX_SKB_FRAGS - skb_shinfo(skb)->nr_frags))
+                       /* put_page is in skb free */
+                       return -EFAULT;
+               skb->data_len += len;
+               skb->len += len;
+               skb->truesize += len;
+               atomic_add(len, &skb->sk->sk_wmem_alloc);
+               while (len) {
+                       f = &skb_shinfo(skb)->frags[i];
+                       f->page = page[i];
+                       f->page_offset = base & ~PAGE_MASK;
+                       f->size = min_t(int, len, PAGE_SIZE - f->page_offset);
+                       skb_shinfo(skb)->nr_frags++;
+                       /* increase sk_wmem_alloc */
+                       base += f->size;
+                       len -= f->size;
+                       i++;
+               }
+               offset1 = 0;
+               ++from;
+       }
+       return 0;
+}
+
 /*
  * macvtap_skb_from_vnet_hdr and macvtap_skb_to_vnet_hdr should
  * be shared with the tun/tap driver.
@@ -517,16 +603,18 @@ static int macvtap_skb_to_vnet_hdr(const struct sk_buff *skb,
 
 
 /* Get packet from user space buffer */
-static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q,
-                               const struct iovec *iv, size_t count,
-                               int noblock)
+static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q, struct msghdr *m,
+                               const struct iovec *iv, unsigned long total_len,
+                               size_t count, int noblock)
 {
        struct sk_buff *skb;
        struct macvlan_dev *vlan;
-       size_t len = count;
+       unsigned long len = total_len;
        int err;
        struct virtio_net_hdr vnet_hdr = { 0 };
        int vnet_hdr_len = 0;
+       int copylen;
+       bool zerocopy = false;
 
        if (q->flags & IFF_VNET_HDR) {
                vnet_hdr_len = q->vnet_hdr_sz;
@@ -554,12 +642,31 @@ static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q,
        if (unlikely(len < ETH_HLEN))
                goto err;
 
-       skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, len, vnet_hdr.hdr_len,
-                               noblock, &err);
+       if (m && m->msg_control && sock_flag(&q->sk, SOCK_ZEROCOPY))
+               zerocopy = true;
+
+       if (zerocopy) {
+               /* There are 256 bytes to be copied in skb, so there is enough
+                * room for skb expand head in case it is used.
+                * The rest buffer is mapped from userspace.
+                */
+               copylen = vnet_hdr.hdr_len;
+               if (!copylen)
+                       copylen = GOODCOPY_LEN;
+       } else
+               copylen = len;
+
+       skb = macvtap_alloc_skb(&q->sk, NET_IP_ALIGN, copylen,
+                               vnet_hdr.hdr_len, noblock, &err);
        if (!skb)
                goto err;
 
-       err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len, len);
+       if (zerocopy) {
+               err = zerocopy_sg_from_iovec(skb, iv, vnet_hdr_len, count);
+               skb_shinfo(skb)->tx_flags |= SKBTX_DEV_ZEROCOPY;
+       } else
+               err = skb_copy_datagram_from_iovec(skb, 0, iv, vnet_hdr_len,
+                                                  len);
        if (err)
                goto err_kfree;
 
@@ -575,13 +682,16 @@ static ssize_t macvtap_get_user(struct macvtap_queue *q,
 
        rcu_read_lock_bh();
        vlan = rcu_dereference_bh(q->vlan);
+       /* copy skb_ubuf_info for callback when skb has no error */
+       if (zerocopy)
+               skb_shinfo(skb)->destructor_arg = m->msg_control;
        if (vlan)
                macvlan_start_xmit(skb, vlan->dev);
        else
                kfree_skb(skb);
        rcu_read_unlock_bh();
 
-       return count;
+       return total_len;
 
 err_kfree:
        kfree_skb(skb);
@@ -603,8 +713,8 @@ static ssize_t macvtap_aio_write(struct kiocb *iocb, const struct iovec *iv,
        ssize_t result = -ENOLINK;
        struct macvtap_queue *q = file->private_data;
 
-       result = macvtap_get_user(q, iv, iov_length(iv, count),
-                             file->f_flags & O_NONBLOCK);
+       result = macvtap_get_user(q, NULL, iv, iov_length(iv, count), count,
+                                 file->f_flags & O_NONBLOCK);
        return result;
 }
 
@@ -817,7 +927,7 @@ static int macvtap_sendmsg(struct kiocb *iocb, struct socket *sock,
                           struct msghdr *m, size_t total_len)
 {
        struct macvtap_queue *q = container_of(sock, struct macvtap_queue, sock);
-       return macvtap_get_user(q, m->msg_iov, total_len,
+       return macvtap_get_user(q, m, m->msg_iov, total_len, m->msg_iovlen,
                            m->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
 }