hw/virtio-net.c

   1 /*
   2  * Virtio Network Device
   3  *
   4  * Copyright IBM, Corp. 2007
   5  *
   6  * Authors:
   7  *  Anthony Liguori   <[email protected]>
   8  *
   9  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
  10  * the COPYING file in the top-level directory.
  11  *
  12  */
  13
  14 #include "iov.h"
  15 #include "virtio.h"
  16 #include "net.h"
  17 #include "net/checksum.h"
  18 #include "net/tap.h"
  19 #include "qemu-error.h"
  20 #include "qemu-timer.h"
  21 #include "virtio-net.h"
  22 #include "vhost_net.h"
  23
  24 #define VIRTIO_NET_VM_VERSION    11
  25
  26 #define MAC_TABLE_ENTRIES    64
  27 #define MAX_VLAN    (1 << 12)   /* Per 802.1Q definition */
  28
  29 typedef struct VirtIONet
  30 {
  31     VirtIODevice vdev;
  32     uint8_t mac[ETH_ALEN];
  33     uint16_t status;
  34     VirtQueue *rx_vq;
  35     VirtQueue *tx_vq;
  36     VirtQueue *ctrl_vq;
  37     NICState *nic;
  38     QEMUTimer *tx_timer;
  39     QEMUBH *tx_bh;
  40     uint32_t tx_timeout;
  41     int32_t tx_burst;
  42     int tx_waiting;
  43     uint32_t has_vnet_hdr;
  44     size_t host_hdr_len;
  45     size_t guest_hdr_len;
  46     uint8_t has_ufo;
  47     struct {
  48         VirtQueueElement elem;
  49         ssize_t len;
  50     } async_tx;
  51     int mergeable_rx_bufs;
  52     uint8_t promisc;
  53     uint8_t allmulti;
  54     uint8_t alluni;
  55     uint8_t nomulti;
  56     uint8_t nouni;
  57     uint8_t nobcast;
  58     uint8_t vhost_started;
  59     struct {
  60         int in_use;
  61         int first_multi;
  62         uint8_t multi_overflow;
  63         uint8_t uni_overflow;
  64         uint8_t *macs;
  65     } mac_table;
  66     uint32_t *vlans;
  67     DeviceState *qdev;
  68 } VirtIONet;
  69
  70 /* TODO
  71  * - we could suppress RX interrupt if we were so inclined.
  72  */
  73
  74 static VirtIONet *to_virtio_net(VirtIODevice *vdev)
  75 {
  76     return (VirtIONet *)vdev;
  77 }
  78
  79 static void virtio_net_get_config(VirtIODevice *vdev, uint8_t *config)
  80 {
  81     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
  82     struct virtio_net_config netcfg;
  83
  84     stw_p(&netcfg.status, n->status);
  85     memcpy(netcfg.mac, n->mac, ETH_ALEN);
  86     memcpy(config, &netcfg, sizeof(netcfg));
  87 }
  88
  89 static void virtio_net_set_config(VirtIODevice *vdev, const uint8_t *config)
  90 {
  91     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
  92     struct virtio_net_config netcfg;
  93
  94     memcpy(&netcfg, config, sizeof(netcfg));
  95
  96     if (memcmp(netcfg.mac, n->mac, ETH_ALEN)) {
  97         memcpy(n->mac, netcfg.mac, ETH_ALEN);
  98         qemu_format_nic_info_str(&n->nic->nc, n->mac);
  99     }
 100 }
 101
 102 static bool virtio_net_started(VirtIONet *n, uint8_t status)
 103 {
 104     return (status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK) &&
 105         (n->status & VIRTIO_NET_S_LINK_UP) && n->vdev.vm_running;
 106 }
 107
 108 static void virtio_net_vhost_status(VirtIONet *n, uint8_t status)
 109 {
 110     if (!n->nic->nc.peer) {
 111         return;
 112     }
 113     if (n->nic->nc.peer->info->type != NET_CLIENT_OPTIONS_KIND_TAP) {
 114         return;
 115     }
 116
 117     if (!tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer)) {
 118         return;
 119     }
 120     if (!!n->vhost_started == virtio_net_started(n, status) &&
 121                               !n->nic->nc.peer->link_down) {
 122         return;
 123     }
 124     if (!n->vhost_started) {
 125         int r;
 126         if (!vhost_net_query(tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer), &n->vdev)) {
 127             return;
 128         }
 129         r = vhost_net_start(tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer), &n->vdev);
 130         if (r < 0) {
 131             error_report("unable to start vhost net: %d: "
 132                          "falling back on userspace virtio", -r);
 133         } else {
 134             n->vhost_started = 1;
 135         }
 136     } else {
 137         vhost_net_stop(tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer), &n->vdev);
 138         n->vhost_started = 0;
 139     }
 140 }
 141
 142 static void virtio_net_set_status(struct VirtIODevice *vdev, uint8_t status)
 143 {
 144     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 145
 146     virtio_net_vhost_status(n, status);
 147
 148     if (!n->tx_waiting) {
 149         return;
 150     }
 151
 152     if (virtio_net_started(n, status) && !n->vhost_started) {
 153         if (n->tx_timer) {
 154             qemu_mod_timer(n->tx_timer,
 155                            qemu_get_clock_ns(vm_clock) + n->tx_timeout);
 156         } else {
 157             qemu_bh_schedule(n->tx_bh);
 158         }
 159     } else {
 160         if (n->tx_timer) {
 161             qemu_del_timer(n->tx_timer);
 162         } else {
 163             qemu_bh_cancel(n->tx_bh);
 164         }
 165     }
 166 }
 167
 168 static void virtio_net_set_link_status(NetClientState *nc)
 169 {
 170     VirtIONet *n = DO_UPCAST(NICState, nc, nc)->opaque;
 171     uint16_t old_status = n->status;
 172
 173     if (nc->link_down)
 174         n->status &= ~VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
 175     else
 176         n->status |= VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
 177
 178     if (n->status != old_status)
 179         virtio_notify_config(&n->vdev);
 180
 181     virtio_net_set_status(&n->vdev, n->vdev.status);
 182 }
 183
 184 static void virtio_net_reset(VirtIODevice *vdev)
 185 {
 186     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 187
 188     /* Reset back to compatibility mode */
 189     n->promisc = 1;
 190     n->allmulti = 0;
 191     n->alluni = 0;
 192     n->nomulti = 0;
 193     n->nouni = 0;
 194     n->nobcast = 0;
 195
 196     /* Flush any MAC and VLAN filter table state */
 197     n->mac_table.in_use = 0;
 198     n->mac_table.first_multi = 0;
 199     n->mac_table.multi_overflow = 0;
 200     n->mac_table.uni_overflow = 0;
 201     memset(n->mac_table.macs, 0, MAC_TABLE_ENTRIES * ETH_ALEN);
 202     memset(n->vlans, 0, MAX_VLAN >> 3);
 203 }
 204
 205 static int peer_has_vnet_hdr(VirtIONet *n)
 206 {
 207     if (!n->nic->nc.peer)
 208         return 0;
 209
 210     if (n->nic->nc.peer->info->type != NET_CLIENT_OPTIONS_KIND_TAP)
 211         return 0;
 212
 213     n->has_vnet_hdr = tap_has_vnet_hdr(n->nic->nc.peer);
 214
 215     return n->has_vnet_hdr;
 216 }
 217
 218 static int peer_has_ufo(VirtIONet *n)
 219 {
 220     if (!peer_has_vnet_hdr(n))
 221         return 0;
 222
 223     n->has_ufo = tap_has_ufo(n->nic->nc.peer);
 224
 225     return n->has_ufo;
 226 }
 227
 228 static uint32_t virtio_net_get_features(VirtIODevice *vdev, uint32_t features)
 229 {
 230     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 231
 232     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_MAC);
 233
 234     if (peer_has_vnet_hdr(n)) {
 235         tap_using_vnet_hdr(n->nic->nc.peer, 1);
 236         n->host_hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 237     } else {
 238         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_CSUM);
 239         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4);
 240         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6);
 241         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_HOST_ECN);
 242
 243         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM);
 244         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4);
 245         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6);
 246         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN);
 247     }
 248
 249     if (!peer_has_vnet_hdr(n) || !peer_has_ufo(n)) {
 250         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO);
 251         features &= ~(0x1 << VIRTIO_NET_F_HOST_UFO);
 252     }
 253
 254     if (!n->nic->nc.peer ||
 255         n->nic->nc.peer->info->type != NET_CLIENT_OPTIONS_KIND_TAP) {
 256         return features;
 257     }
 258     if (!tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer)) {
 259         return features;
 260     }
 261     return vhost_net_get_features(tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer), features);
 262 }
 263
 264 static uint32_t virtio_net_bad_features(VirtIODevice *vdev)
 265 {
 266     uint32_t features = 0;
 267
 268     /* Linux kernel 2.6.25.  It understood MAC (as everyone must),
 269      * but also these: */
 270     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_MAC);
 271     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_CSUM);
 272     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4);
 273     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6);
 274     features |= (1 << VIRTIO_NET_F_HOST_ECN);
 275
 276     return features;
 277 }
 278
 279 static void virtio_net_set_features(VirtIODevice *vdev, uint32_t features)
 280 {
 281     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 282
 283     n->mergeable_rx_bufs = !!(features & (1 << VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF));
 284     n->guest_hdr_len = n->mergeable_rx_bufs ?
 285         sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf) : sizeof(struct virtio_net_hdr);
 286
 287     if (n->has_vnet_hdr) {
 288         tap_set_offload(n->nic->nc.peer,
 289                         (features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM) & 1,
 290                         (features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4) & 1,
 291                         (features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6) & 1,
 292                         (features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN)  & 1,
 293                         (features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO)  & 1);
 294     }
 295     if (!n->nic->nc.peer ||
 296         n->nic->nc.peer->info->type != NET_CLIENT_OPTIONS_KIND_TAP) {
 297         return;
 298     }
 299     if (!tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer)) {
 300         return;
 301     }
 302     vhost_net_ack_features(tap_get_vhost_net(n->nic->nc.peer), features);
 303 }
 304
 305 static int virtio_net_handle_rx_mode(VirtIONet *n, uint8_t cmd,
 306                                      VirtQueueElement *elem)
 307 {
 308     uint8_t on;
 309
 310     if (elem->out_num != 2 || elem->out_sg[1].iov_len != sizeof(on)) {
 311         error_report("virtio-net ctrl invalid rx mode command");
 312         exit(1);
 313     }
 314
 315     on = ldub_p(elem->out_sg[1].iov_base);
 316
 317     if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_PROMISC)
 318         n->promisc = on;
 319     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_ALLMULTI)
 320         n->allmulti = on;
 321     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_ALLUNI)
 322         n->alluni = on;
 323     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_NOMULTI)
 324         n->nomulti = on;
 325     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_NOUNI)
 326         n->nouni = on;
 327     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE_NOBCAST)
 328         n->nobcast = on;
 329     else
 330         return VIRTIO_NET_ERR;
 331
 332     return VIRTIO_NET_OK;
 333 }
 334
 335 static int virtio_net_handle_mac(VirtIONet *n, uint8_t cmd,
 336                                  VirtQueueElement *elem)
 337 {
 338     struct virtio_net_ctrl_mac mac_data;
 339
 340     if (cmd != VIRTIO_NET_CTRL_MAC_TABLE_SET || elem->out_num != 3 ||
 341         elem->out_sg[1].iov_len < sizeof(mac_data) ||
 342         elem->out_sg[2].iov_len < sizeof(mac_data))
 343         return VIRTIO_NET_ERR;
 344
 345     n->mac_table.in_use = 0;
 346     n->mac_table.first_multi = 0;
 347     n->mac_table.uni_overflow = 0;
 348     n->mac_table.multi_overflow = 0;
 349     memset(n->mac_table.macs, 0, MAC_TABLE_ENTRIES * ETH_ALEN);
 350
 351     mac_data.entries = ldl_p(elem->out_sg[1].iov_base);
 352
 353     if (sizeof(mac_data.entries) +
 354         (mac_data.entries * ETH_ALEN) > elem->out_sg[1].iov_len)
 355         return VIRTIO_NET_ERR;
 356
 357     if (mac_data.entries <= MAC_TABLE_ENTRIES) {
 358         memcpy(n->mac_table.macs, elem->out_sg[1].iov_base + sizeof(mac_data),
 359                mac_data.entries * ETH_ALEN);
 360         n->mac_table.in_use += mac_data.entries;
 361     } else {
 362         n->mac_table.uni_overflow = 1;
 363     }
 364
 365     n->mac_table.first_multi = n->mac_table.in_use;
 366
 367     mac_data.entries = ldl_p(elem->out_sg[2].iov_base);
 368
 369     if (sizeof(mac_data.entries) +
 370         (mac_data.entries * ETH_ALEN) > elem->out_sg[2].iov_len)
 371         return VIRTIO_NET_ERR;
 372
 373     if (mac_data.entries) {
 374         if (n->mac_table.in_use + mac_data.entries <= MAC_TABLE_ENTRIES) {
 375             memcpy(n->mac_table.macs + (n->mac_table.in_use * ETH_ALEN),
 376                    elem->out_sg[2].iov_base + sizeof(mac_data),
 377                    mac_data.entries * ETH_ALEN);
 378             n->mac_table.in_use += mac_data.entries;
 379         } else {
 380             n->mac_table.multi_overflow = 1;
 381         }
 382     }
 383
 384     return VIRTIO_NET_OK;
 385 }
 386
 387 static int virtio_net_handle_vlan_table(VirtIONet *n, uint8_t cmd,
 388                                         VirtQueueElement *elem)
 389 {
 390     uint16_t vid;
 391
 392     if (elem->out_num != 2 || elem->out_sg[1].iov_len != sizeof(vid)) {
 393         error_report("virtio-net ctrl invalid vlan command");
 394         return VIRTIO_NET_ERR;
 395     }
 396
 397     vid = lduw_p(elem->out_sg[1].iov_base);
 398
 399     if (vid >= MAX_VLAN)
 400         return VIRTIO_NET_ERR;
 401
 402     if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_ADD)
 403         n->vlans[vid >> 5] |= (1U << (vid & 0x1f));
 404     else if (cmd == VIRTIO_NET_CTRL_VLAN_DEL)
 405         n->vlans[vid >> 5] &= ~(1U << (vid & 0x1f));
 406     else
 407         return VIRTIO_NET_ERR;
 408
 409     return VIRTIO_NET_OK;
 410 }
 411
 412 static void virtio_net_handle_ctrl(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
 413 {
 414     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 415     struct virtio_net_ctrl_hdr ctrl;
 416     virtio_net_ctrl_ack status = VIRTIO_NET_ERR;
 417     VirtQueueElement elem;
 418
 419     while (virtqueue_pop(vq, &elem)) {
 420         if ((elem.in_num < 1) || (elem.out_num < 1)) {
 421             error_report("virtio-net ctrl missing headers");
 422             exit(1);
 423         }
 424
 425         if (elem.out_sg[0].iov_len < sizeof(ctrl) ||
 426             elem.in_sg[elem.in_num - 1].iov_len < sizeof(status)) {
 427             error_report("virtio-net ctrl header not in correct element");
 428             exit(1);
 429         }
 430
 431         ctrl.class = ldub_p(elem.out_sg[0].iov_base);
 432         ctrl.cmd = ldub_p(elem.out_sg[0].iov_base + sizeof(ctrl.class));
 433
 434         if (ctrl.class == VIRTIO_NET_CTRL_RX_MODE)
 435             status = virtio_net_handle_rx_mode(n, ctrl.cmd, &elem);
 436         else if (ctrl.class == VIRTIO_NET_CTRL_MAC)
 437             status = virtio_net_handle_mac(n, ctrl.cmd, &elem);
 438         else if (ctrl.class == VIRTIO_NET_CTRL_VLAN)
 439             status = virtio_net_handle_vlan_table(n, ctrl.cmd, &elem);
 440
 441         stb_p(elem.in_sg[elem.in_num - 1].iov_base, status);
 442
 443         virtqueue_push(vq, &elem, sizeof(status));
 444         virtio_notify(vdev, vq);
 445     }
 446 }
 447
 448 /* RX */
 449
 450 static void virtio_net_handle_rx(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
 451 {
 452     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 453
 454     qemu_flush_queued_packets(&n->nic->nc);
 455 }
 456
 457 static int virtio_net_can_receive(NetClientState *nc)
 458 {
 459     VirtIONet *n = DO_UPCAST(NICState, nc, nc)->opaque;
 460     if (!n->vdev.vm_running) {
 461         return 0;
 462     }
 463
 464     if (!virtio_queue_ready(n->rx_vq) ||
 465         !(n->vdev.status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK))
 466         return 0;
 467
 468     return 1;
 469 }
 470
 471 static int virtio_net_has_buffers(VirtIONet *n, int bufsize)
 472 {
 473     if (virtio_queue_empty(n->rx_vq) ||
 474         (n->mergeable_rx_bufs &&
 475          !virtqueue_avail_bytes(n->rx_vq, bufsize, 0))) {
 476         virtio_queue_set_notification(n->rx_vq, 1);
 477
 478         /* To avoid a race condition where the guest has made some buffers
 479          * available after the above check but before notification was
 480          * enabled, check for available buffers again.
 481          */
 482         if (virtio_queue_empty(n->rx_vq) ||
 483             (n->mergeable_rx_bufs &&
 484              !virtqueue_avail_bytes(n->rx_vq, bufsize, 0)))
 485             return 0;
 486     }
 487
 488     virtio_queue_set_notification(n->rx_vq, 0);
 489     return 1;
 490 }
 491
 492 /* dhclient uses AF_PACKET but doesn't pass auxdata to the kernel so
 493  * it never finds out that the packets don't have valid checksums.  This
 494  * causes dhclient to get upset.  Fedora's carried a patch for ages to
 495  * fix this with Xen but it hasn't appeared in an upstream release of
 496  * dhclient yet.
 497  *
 498  * To avoid breaking existing guests, we catch udp packets and add
 499  * checksums.  This is terrible but it's better than hacking the guest
 500  * kernels.
 501  *
 502  * N.B. if we introduce a zero-copy API, this operation is no longer free so
 503  * we should provide a mechanism to disable it to avoid polluting the host
 504  * cache.
 505  */
 506 static void work_around_broken_dhclient(struct virtio_net_hdr *hdr,
 507                                         uint8_t *buf, size_t size)
 508 {
 509     if ((hdr->flags & VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM) && /* missing csum */
 510         (size > 27 && size < 1500) && /* normal sized MTU */
 511         (buf[12] == 0x08 && buf[13] == 0x00) && /* ethertype == IPv4 */
 512         (buf[23] == 17) && /* ip.protocol == UDP */
 513         (buf[34] == 0 && buf[35] == 67)) { /* udp.srcport == bootps */
 514         net_checksum_calculate(buf, size);
 515         hdr->flags &= ~VIRTIO_NET_HDR_F_NEEDS_CSUM;
 516     }
 517 }
 518
 519 static void receive_header(VirtIONet *n, const struct iovec *iov, int iov_cnt,
 520                            const void *buf, size_t size)
 521 {
 522     if (n->has_vnet_hdr) {
 523         /* FIXME this cast is evil */
 524         void *wbuf = (void *)buf;
 525         work_around_broken_dhclient(wbuf, wbuf + n->host_hdr_len,
 526                                     size - n->host_hdr_len);
 527         iov_from_buf(iov, iov_cnt, 0, buf, sizeof(struct virtio_net_hdr));
 528     } else {
 529         struct virtio_net_hdr hdr = {
 530             .flags = 0,
 531             .gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE
 532         };
 533         iov_from_buf(iov, iov_cnt, 0, &hdr, sizeof hdr);
 534     }
 535 }
 536
 537 static int receive_filter(VirtIONet *n, const uint8_t *buf, int size)
 538 {
 539     static const uint8_t bcast[] = {0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff};
 540     static const uint8_t vlan[] = {0x81, 0x00};
 541     uint8_t *ptr = (uint8_t *)buf;
 542     int i;
 543
 544     if (n->promisc)
 545         return 1;
 546
 547     if (n->has_vnet_hdr) {
 548         ptr += sizeof(struct virtio_net_hdr);
 549     }
 550
 551     if (!memcmp(&ptr[12], vlan, sizeof(vlan))) {
 552         int vid = be16_to_cpup((uint16_t *)(ptr + 14)) & 0xfff;
 553         if (!(n->vlans[vid >> 5] & (1U << (vid & 0x1f))))
 554             return 0;
 555     }
 556
 557     if (ptr[0] & 1) { // multicast
 558         if (!memcmp(ptr, bcast, sizeof(bcast))) {
 559             return !n->nobcast;
 560         } else if (n->nomulti) {
 561             return 0;
 562         } else if (n->allmulti || n->mac_table.multi_overflow) {
 563             return 1;
 564         }
 565
 566         for (i = n->mac_table.first_multi; i < n->mac_table.in_use; i++) {
 567             if (!memcmp(ptr, &n->mac_table.macs[i * ETH_ALEN], ETH_ALEN)) {
 568                 return 1;
 569             }
 570         }
 571     } else { // unicast
 572         if (n->nouni) {
 573             return 0;
 574         } else if (n->alluni || n->mac_table.uni_overflow) {
 575             return 1;
 576         } else if (!memcmp(ptr, n->mac, ETH_ALEN)) {
 577             return 1;
 578         }
 579
 580         for (i = 0; i < n->mac_table.first_multi; i++) {
 581             if (!memcmp(ptr, &n->mac_table.macs[i * ETH_ALEN], ETH_ALEN)) {
 582                 return 1;
 583             }
 584         }
 585     }
 586
 587     return 0;
 588 }
 589
 590 static ssize_t virtio_net_receive(NetClientState *nc, const uint8_t *buf, size_t size)
 591 {
 592     VirtIONet *n = DO_UPCAST(NICState, nc, nc)->opaque;
 593     struct iovec mhdr_sg[VIRTQUEUE_MAX_SIZE];
 594     struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf mhdr;
 595     unsigned mhdr_cnt = 0;
 596     size_t offset, i, guest_offset;
 597
 598     if (!virtio_net_can_receive(&n->nic->nc))
 599         return -1;
 600
 601     /* hdr_len refers to the header we supply to the guest */
 602     if (!virtio_net_has_buffers(n, size + n->guest_hdr_len - n->host_hdr_len))
 603         return 0;
 604
 605     if (!receive_filter(n, buf, size))
 606         return size;
 607
 608     offset = i = 0;
 609
 610     while (offset < size) {
 611         VirtQueueElement elem;
 612         int len, total;
 613         const struct iovec *sg = elem.in_sg;
 614
 615         total = 0;
 616
 617         if (virtqueue_pop(n->rx_vq, &elem) == 0) {
 618             if (i == 0)
 619                 return -1;
 620             error_report("virtio-net unexpected empty queue: "
 621                     "i %zd mergeable %d offset %zd, size %zd, "
 622                     "guest hdr len %zd, host hdr len %zd guest features 0x%x",
 623                     i, n->mergeable_rx_bufs, offset, size,
 624                     n->guest_hdr_len, n->host_hdr_len, n->vdev.guest_features);
 625             exit(1);
 626         }
 627
 628         if (elem.in_num < 1) {
 629             error_report("virtio-net receive queue contains no in buffers");
 630             exit(1);
 631         }
 632
 633         if (i == 0) {
 634             assert(offset == 0);
 635             if (n->mergeable_rx_bufs) {
 636                 mhdr_cnt = iov_copy(mhdr_sg, ARRAY_SIZE(mhdr_sg),
 637                                     sg, elem.in_num,
 638                                     offsetof(typeof(mhdr), num_buffers),
 639                                     sizeof(mhdr.num_buffers));
 640             }
 641
 642             receive_header(n, sg, elem.in_num, buf, size);
 643             offset = n->host_hdr_len;
 644             total += n->guest_hdr_len;
 645             guest_offset = n->guest_hdr_len;
 646         } else {
 647             guest_offset = 0;
 648         }
 649
 650         /* copy in packet.  ugh */
 651         len = iov_from_buf(sg, elem.in_num, guest_offset,
 652                            buf + offset, size - offset);
 653         total += len;
 654         offset += len;
 655         /* If buffers can't be merged, at this point we
 656          * must have consumed the complete packet.
 657          * Otherwise, drop it. */
 658         if (!n->mergeable_rx_bufs && offset < size) {
 659 #if 0
 660             error_report("virtio-net truncated non-mergeable packet: "
 661                          "i %zd mergeable %d offset %zd, size %zd, "
 662                          "guest hdr len %zd, host hdr len %zd",
 663                          i, n->mergeable_rx_bufs,
 664                          offset, size, n->guest_hdr_len, n->host_hdr_len);
 665 #endif
 666             return size;
 667         }
 668
 669         /* signal other side */
 670         virtqueue_fill(n->rx_vq, &elem, total, i++);
 671     }
 672
 673     if (mhdr_cnt) {
 674         stw_p(&mhdr.num_buffers, i);
 675         iov_from_buf(mhdr_sg, mhdr_cnt,
 676                      0,
 677                      &mhdr.num_buffers, sizeof mhdr.num_buffers);
 678     }
 679
 680     virtqueue_flush(n->rx_vq, i);
 681     virtio_notify(&n->vdev, n->rx_vq);
 682
 683     return size;
 684 }
 685
 686 static int32_t virtio_net_flush_tx(VirtIONet *n, VirtQueue *vq);
 687
 688 static void virtio_net_tx_complete(NetClientState *nc, ssize_t len)
 689 {
 690     VirtIONet *n = DO_UPCAST(NICState, nc, nc)->opaque;
 691
 692     virtqueue_push(n->tx_vq, &n->async_tx.elem, 0);
 693     virtio_notify(&n->vdev, n->tx_vq);
 694
 695     n->async_tx.elem.out_num = n->async_tx.len = 0;
 696
 697     virtio_queue_set_notification(n->tx_vq, 1);
 698     virtio_net_flush_tx(n, n->tx_vq);
 699 }
 700
 701 /* TX */
 702 static int32_t virtio_net_flush_tx(VirtIONet *n, VirtQueue *vq)
 703 {
 704     VirtQueueElement elem;
 705     int32_t num_packets = 0;
 706     if (!(n->vdev.status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK)) {
 707         return num_packets;
 708     }
 709
 710     assert(n->vdev.vm_running);
 711
 712     if (n->async_tx.elem.out_num) {
 713         virtio_queue_set_notification(n->tx_vq, 0);
 714         return num_packets;
 715     }
 716
 717     while (virtqueue_pop(vq, &elem)) {
 718         ssize_t ret, len;
 719         unsigned int out_num = elem.out_num;
 720         struct iovec *out_sg = &elem.out_sg[0];
 721         struct iovec sg[VIRTQUEUE_MAX_SIZE];
 722
 723         if (out_num < 1) {
 724             error_report("virtio-net header not in first element");
 725             exit(1);
 726         }
 727
 728         /*
 729          * If host wants to see the guest header as is, we can
 730          * pass it on unchanged. Otherwise, copy just the parts
 731          * that host is interested in.
 732          */
 733         assert(n->host_hdr_len <= n->guest_hdr_len);
 734         if (n->host_hdr_len != n->guest_hdr_len) {
 735             unsigned sg_num = iov_copy(sg, ARRAY_SIZE(sg),
 736                                        out_sg, out_num,
 737                                        0, n->host_hdr_len);
 738             sg_num += iov_copy(sg + sg_num, ARRAY_SIZE(sg) - sg_num,
 739                              out_sg, out_num,
 740                              n->guest_hdr_len, -1);
 741             out_num = sg_num;
 742             out_sg = sg;
 743         }
 744
 745         len = n->guest_hdr_len;
 746
 747         ret = qemu_sendv_packet_async(&n->nic->nc, out_sg, out_num,
 748                                       virtio_net_tx_complete);
 749         if (ret == 0) {
 750             virtio_queue_set_notification(n->tx_vq, 0);
 751             n->async_tx.elem = elem;
 752             n->async_tx.len  = len;
 753             return -EBUSY;
 754         }
 755
 756         len += ret;
 757
 758         virtqueue_push(vq, &elem, 0);
 759         virtio_notify(&n->vdev, vq);
 760
 761         if (++num_packets >= n->tx_burst) {
 762             break;
 763         }
 764     }
 765     return num_packets;
 766 }
 767
 768 static void virtio_net_handle_tx_timer(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
 769 {
 770     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 771
 772     /* This happens when device was stopped but VCPU wasn't. */
 773     if (!n->vdev.vm_running) {
 774         n->tx_waiting = 1;
 775         return;
 776     }
 777
 778     if (n->tx_waiting) {
 779         virtio_queue_set_notification(vq, 1);
 780         qemu_del_timer(n->tx_timer);
 781         n->tx_waiting = 0;
 782         virtio_net_flush_tx(n, vq);
 783     } else {
 784         qemu_mod_timer(n->tx_timer,
 785                        qemu_get_clock_ns(vm_clock) + n->tx_timeout);
 786         n->tx_waiting = 1;
 787         virtio_queue_set_notification(vq, 0);
 788     }
 789 }
 790
 791 static void virtio_net_handle_tx_bh(VirtIODevice *vdev, VirtQueue *vq)
 792 {
 793     VirtIONet *n = to_virtio_net(vdev);
 794
 795     if (unlikely(n->tx_waiting)) {
 796         return;
 797     }
 798     n->tx_waiting = 1;
 799     /* This happens when device was stopped but VCPU wasn't. */
 800     if (!n->vdev.vm_running) {
 801         return;
 802     }
 803     virtio_queue_set_notification(vq, 0);
 804     qemu_bh_schedule(n->tx_bh);
 805 }
 806
 807 static void virtio_net_tx_timer(void *opaque)
 808 {
 809     VirtIONet *n = opaque;
 810     assert(n->vdev.vm_running);
 811
 812     n->tx_waiting = 0;
 813
 814     /* Just in case the driver is not ready on more */
 815     if (!(n->vdev.status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK))
 816         return;
 817
 818     virtio_queue_set_notification(n->tx_vq, 1);
 819     virtio_net_flush_tx(n, n->tx_vq);
 820 }
 821
 822 static void virtio_net_tx_bh(void *opaque)
 823 {
 824     VirtIONet *n = opaque;
 825     int32_t ret;
 826
 827     assert(n->vdev.vm_running);
 828
 829     n->tx_waiting = 0;
 830
 831     /* Just in case the driver is not ready on more */
 832     if (unlikely(!(n->vdev.status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK)))
 833         return;
 834
 835     ret = virtio_net_flush_tx(n, n->tx_vq);
 836     if (ret == -EBUSY) {
 837         return; /* Notification re-enable handled by tx_complete */
 838     }
 839
 840     /* If we flush a full burst of packets, assume there are
 841      * more coming and immediately reschedule */
 842     if (ret >= n->tx_burst) {
 843         qemu_bh_schedule(n->tx_bh);
 844         n->tx_waiting = 1;
 845         return;
 846     }
 847
 848     /* If less than a full burst, re-enable notification and flush
 849      * anything that may have come in while we weren't looking.  If
 850      * we find something, assume the guest is still active and reschedule */
 851     virtio_queue_set_notification(n->tx_vq, 1);
 852     if (virtio_net_flush_tx(n, n->tx_vq) > 0) {
 853         virtio_queue_set_notification(n->tx_vq, 0);
 854         qemu_bh_schedule(n->tx_bh);
 855         n->tx_waiting = 1;
 856     }
 857 }
 858
 859 static void virtio_net_save(QEMUFile *f, void *opaque)
 860 {
 861     VirtIONet *n = opaque;
 862
 863     /* At this point, backend must be stopped, otherwise
 864      * it might keep writing to memory. */
 865     assert(!n->vhost_started);
 866     virtio_save(&n->vdev, f);
 867
 868     qemu_put_buffer(f, n->mac, ETH_ALEN);
 869     qemu_put_be32(f, n->tx_waiting);
 870     qemu_put_be32(f, n->mergeable_rx_bufs);
 871     qemu_put_be16(f, n->status);
 872     qemu_put_byte(f, n->promisc);
 873     qemu_put_byte(f, n->allmulti);
 874     qemu_put_be32(f, n->mac_table.in_use);
 875     qemu_put_buffer(f, n->mac_table.macs, n->mac_table.in_use * ETH_ALEN);
 876     qemu_put_buffer(f, (uint8_t *)n->vlans, MAX_VLAN >> 3);
 877     qemu_put_be32(f, n->has_vnet_hdr);
 878     qemu_put_byte(f, n->mac_table.multi_overflow);
 879     qemu_put_byte(f, n->mac_table.uni_overflow);
 880     qemu_put_byte(f, n->alluni);
 881     qemu_put_byte(f, n->nomulti);
 882     qemu_put_byte(f, n->nouni);
 883     qemu_put_byte(f, n->nobcast);
 884     qemu_put_byte(f, n->has_ufo);
 885 }
 886
 887 static int virtio_net_load(QEMUFile *f, void *opaque, int version_id)
 888 {
 889     VirtIONet *n = opaque;
 890     int i;
 891     int ret;
 892
 893     if (version_id < 2 || version_id > VIRTIO_NET_VM_VERSION)
 894         return -EINVAL;
 895
 896     ret = virtio_load(&n->vdev, f);
 897     if (ret) {
 898         return ret;
 899     }
 900
 901     qemu_get_buffer(f, n->mac, ETH_ALEN);
 902     n->tx_waiting = qemu_get_be32(f);
 903     n->mergeable_rx_bufs = qemu_get_be32(f);
 904     n->guest_hdr_len = n->mergeable_rx_bufs ?
 905         sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf) : sizeof(struct virtio_net_hdr);
 906
 907     if (version_id >= 3)
 908         n->status = qemu_get_be16(f);
 909
 910     if (version_id >= 4) {
 911         if (version_id < 8) {
 912             n->promisc = qemu_get_be32(f);
 913             n->allmulti = qemu_get_be32(f);
 914         } else {
 915             n->promisc = qemu_get_byte(f);
 916             n->allmulti = qemu_get_byte(f);
 917         }
 918     }
 919
 920     if (version_id >= 5) {
 921         n->mac_table.in_use = qemu_get_be32(f);
 922         /* MAC_TABLE_ENTRIES may be different from the saved image */
 923         if (n->mac_table.in_use <= MAC_TABLE_ENTRIES) {
 924             qemu_get_buffer(f, n->mac_table.macs,
 925                             n->mac_table.in_use * ETH_ALEN);
 926         } else if (n->mac_table.in_use) {
 927             uint8_t *buf = g_malloc0(n->mac_table.in_use);
 928             qemu_get_buffer(f, buf, n->mac_table.in_use * ETH_ALEN);
 929             g_free(buf);
 930             n->mac_table.multi_overflow = n->mac_table.uni_overflow = 1;
 931             n->mac_table.in_use = 0;
 932         }
 933     }
 934
 935     if (version_id >= 6)
 936         qemu_get_buffer(f, (uint8_t *)n->vlans, MAX_VLAN >> 3);
 937
 938     if (version_id >= 7) {
 939         if (qemu_get_be32(f) && !peer_has_vnet_hdr(n)) {
 940             error_report("virtio-net: saved image requires vnet_hdr=on");
 941             return -1;
 942         }
 943
 944         if (n->has_vnet_hdr) {
 945             tap_using_vnet_hdr(n->nic->nc.peer, 1);
 946             n->host_hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr);
 947             tap_set_offload(n->nic->nc.peer,
 948                     (n->vdev.guest_features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM) & 1,
 949                     (n->vdev.guest_features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4) & 1,
 950                     (n->vdev.guest_features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6) & 1,
 951                     (n->vdev.guest_features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN)  & 1,
 952                     (n->vdev.guest_features >> VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO)  & 1);
 953         }
 954     }
 955
 956     if (version_id >= 9) {
 957         n->mac_table.multi_overflow = qemu_get_byte(f);
 958         n->mac_table.uni_overflow = qemu_get_byte(f);
 959     }
 960
 961     if (version_id >= 10) {
 962         n->alluni = qemu_get_byte(f);
 963         n->nomulti = qemu_get_byte(f);
 964         n->nouni = qemu_get_byte(f);
 965         n->nobcast = qemu_get_byte(f);
 966     }
 967
 968     if (version_id >= 11) {
 969         if (qemu_get_byte(f) && !peer_has_ufo(n)) {
 970             error_report("virtio-net: saved image requires TUN_F_UFO support");
 971             return -1;
 972         }
 973     }
 974
 975     /* Find the first multicast entry in the saved MAC filter */
 976     for (i = 0; i < n->mac_table.in_use; i++) {
 977         if (n->mac_table.macs[i * ETH_ALEN] & 1) {
 978             break;
 979         }
 980     }
 981     n->mac_table.first_multi = i;
 982
 983     /* nc.link_down can't be migrated, so infer link_down according
 984      * to link status bit in n->status */
 985     n->nic->nc.link_down = (n->status & VIRTIO_NET_S_LINK_UP) == 0;
 986
 987     return 0;
 988 }
 989
 990 static void virtio_net_cleanup(NetClientState *nc)
 991 {
 992     VirtIONet *n = DO_UPCAST(NICState, nc, nc)->opaque;
 993
 994     n->nic = NULL;
 995 }
 996
 997 static NetClientInfo net_virtio_info = {
 998     .type = NET_CLIENT_OPTIONS_KIND_NIC,
 999     .size = sizeof(NICState),
1000     .can_receive = virtio_net_can_receive,
1001     .receive = virtio_net_receive,
1002         .cleanup = virtio_net_cleanup,
1003     .link_status_changed = virtio_net_set_link_status,
1004 };
1005
1006 VirtIODevice *virtio_net_init(DeviceState *dev, NICConf *conf,
1007                               virtio_net_conf *net)
1008 {
1009     VirtIONet *n;
1010
1011     n = (VirtIONet *)virtio_common_init("virtio-net", VIRTIO_ID_NET,
1012                                         sizeof(struct virtio_net_config),
1013                                         sizeof(VirtIONet));
1014
1015     n->vdev.get_config = virtio_net_get_config;
1016     n->vdev.set_config = virtio_net_set_config;
1017     n->vdev.get_features = virtio_net_get_features;
1018     n->vdev.set_features = virtio_net_set_features;
1019     n->vdev.bad_features = virtio_net_bad_features;
1020     n->vdev.reset = virtio_net_reset;
1021     n->vdev.set_status = virtio_net_set_status;
1022     n->rx_vq = virtio_add_queue(&n->vdev, 256, virtio_net_handle_rx);
1023
1024     if (net->tx && strcmp(net->tx, "timer") && strcmp(net->tx, "bh")) {
1025         error_report("virtio-net: "
1026                      "Unknown option tx=%s, valid options: \"timer\" \"bh\"",
1027                      net->tx);
1028         error_report("Defaulting to \"bh\"");
1029     }
1030
1031     if (net->tx && !strcmp(net->tx, "timer")) {
1032         n->tx_vq = virtio_add_queue(&n->vdev, 256, virtio_net_handle_tx_timer);
1033         n->tx_timer = qemu_new_timer_ns(vm_clock, virtio_net_tx_timer, n);
1034         n->tx_timeout = net->txtimer;
1035     } else {
1036         n->tx_vq = virtio_add_queue(&n->vdev, 256, virtio_net_handle_tx_bh);
1037         n->tx_bh = qemu_bh_new(virtio_net_tx_bh, n);
1038     }
1039     n->ctrl_vq = virtio_add_queue(&n->vdev, 64, virtio_net_handle_ctrl);
1040     qemu_macaddr_default_if_unset(&conf->macaddr);
1041     memcpy(&n->mac[0], &conf->macaddr, sizeof(n->mac));
1042     n->status = VIRTIO_NET_S_LINK_UP;
1043
1044     n->nic = qemu_new_nic(&net_virtio_info, conf, object_get_typename(OBJECT(dev)), dev->id, n);
1045
1046     qemu_format_nic_info_str(&n->nic->nc, conf->macaddr.a);
1047
1048     n->tx_waiting = 0;
1049     n->tx_burst = net->txburst;
1050     n->mergeable_rx_bufs = 0;
1051     n->guest_hdr_len = sizeof(struct virtio_net_hdr);
1052     n->promisc = 1; /* for compatibility */
1053
1054     n->mac_table.macs = g_malloc0(MAC_TABLE_ENTRIES * ETH_ALEN);
1055
1056     n->vlans = g_malloc0(MAX_VLAN >> 3);
1057
1058     n->qdev = dev;
1059     register_savevm(dev, "virtio-net", -1, VIRTIO_NET_VM_VERSION,
1060                     virtio_net_save, virtio_net_load, n);
1061
1062     add_boot_device_path(conf->bootindex, dev, "/ethernet-phy@0");
1063
1064     return &n->vdev;
1065 }
1066
1067 void virtio_net_exit(VirtIODevice *vdev)
1068 {
1069     VirtIONet *n = DO_UPCAST(VirtIONet, vdev, vdev);
1070
1071     /* This will stop vhost backend if appropriate. */
1072     virtio_net_set_status(vdev, 0);
1073
1074     qemu_purge_queued_packets(&n->nic->nc);
1075
1076     unregister_savevm(n->qdev, "virtio-net", n);
1077
1078     g_free(n->mac_table.macs);
1079     g_free(n->vlans);
1080
1081     if (n->tx_timer) {
1082         qemu_del_timer(n->tx_timer);
1083         qemu_free_timer(n->tx_timer);
1084     } else {
1085         qemu_bh_delete(n->tx_bh);
1086     }
1087
1088     qemu_del_net_client(&n->nic->nc);
1089     virtio_cleanup(&n->vdev);
1090 }