]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - drivers/net/ethernet/tile/tilegx.c
Merge branches 'acpi_pad', 'acpica', 'apei-bugzilla-43282', 'battery', 'cpuidle-coupl...
[~andy/linux] / drivers / net / ethernet / tile / tilegx.c
1 /*
2  * Copyright 2012 Tilera Corporation. All Rights Reserved.
3  *
4  *   This program is free software; you can redistribute it and/or
5  *   modify it under the terms of the GNU General Public License
6  *   as published by the Free Software Foundation, version 2.
7  *
8  *   This program is distributed in the hope that it will be useful, but
9  *   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  *   MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, GOOD TITLE or
11  *   NON INFRINGEMENT.  See the GNU General Public License for
12  *   more details.
13  */
14
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/init.h>
17 #include <linux/moduleparam.h>
18 #include <linux/sched.h>
19 #include <linux/kernel.h>      /* printk() */
20 #include <linux/slab.h>        /* kmalloc() */
21 #include <linux/errno.h>       /* error codes */
22 #include <linux/types.h>       /* size_t */
23 #include <linux/interrupt.h>
24 #include <linux/in.h>
25 #include <linux/irq.h>
26 #include <linux/netdevice.h>   /* struct device, and other headers */
27 #include <linux/etherdevice.h> /* eth_type_trans */
28 #include <linux/skbuff.h>
29 #include <linux/ioctl.h>
30 #include <linux/cdev.h>
31 #include <linux/hugetlb.h>
32 #include <linux/in6.h>
33 #include <linux/timer.h>
34 #include <linux/hrtimer.h>
35 #include <linux/ktime.h>
36 #include <linux/io.h>
37 #include <linux/ctype.h>
38 #include <linux/ip.h>
39 #include <linux/tcp.h>
40
41 #include <asm/checksum.h>
42 #include <asm/homecache.h>
43 #include <gxio/mpipe.h>
44 #include <arch/sim.h>
45
46 /* Default transmit lockup timeout period, in jiffies. */
47 #define TILE_NET_TIMEOUT (5 * HZ)
48
49 /* The maximum number of distinct channels (idesc.channel is 5 bits). */
50 #define TILE_NET_CHANNELS 32
51
52 /* Maximum number of idescs to handle per "poll". */
53 #define TILE_NET_BATCH 128
54
55 /* Maximum number of packets to handle per "poll". */
56 #define TILE_NET_WEIGHT 64
57
58 /* Number of entries in each iqueue. */
59 #define IQUEUE_ENTRIES 512
60
61 /* Number of entries in each equeue. */
62 #define EQUEUE_ENTRIES 2048
63
64 /* Total header bytes per equeue slot.  Must be big enough for 2 bytes
65  * of NET_IP_ALIGN alignment, plus 14 bytes (?) of L2 header, plus up to
66  * 60 bytes of actual TCP header.  We round up to align to cache lines.
67  */
68 #define HEADER_BYTES 128
69
70 /* Maximum completions per cpu per device (must be a power of two).
71  * ISSUE: What is the right number here?  If this is too small, then
72  * egress might block waiting for free space in a completions array.
73  * ISSUE: At the least, allocate these only for initialized echannels.
74  */
75 #define TILE_NET_MAX_COMPS 64
76
77 #define MAX_FRAGS (MAX_SKB_FRAGS + 1)
78
79 /* Size of completions data to allocate.
80  * ISSUE: Probably more than needed since we don't use all the channels.
81  */
82 #define COMPS_SIZE (TILE_NET_CHANNELS * sizeof(struct tile_net_comps))
83
84 /* Size of NotifRing data to allocate. */
85 #define NOTIF_RING_SIZE (IQUEUE_ENTRIES * sizeof(gxio_mpipe_idesc_t))
86
87 /* Timeout to wake the per-device TX timer after we stop the queue.
88  * We don't want the timeout too short (adds overhead, and might end
89  * up causing stop/wake/stop/wake cycles) or too long (affects performance).
90  * For the 10 Gb NIC, 30 usec means roughly 30+ 1500-byte packets.
91  */
92 #define TX_TIMER_DELAY_USEC 30
93
94 /* Timeout to wake the per-cpu egress timer to free completions. */
95 #define EGRESS_TIMER_DELAY_USEC 1000
96
97 MODULE_AUTHOR("Tilera Corporation");
98 MODULE_LICENSE("GPL");
99
100 /* A "packet fragment" (a chunk of memory). */
101 struct frag {
102         void *buf;
103         size_t length;
104 };
105
106 /* A single completion. */
107 struct tile_net_comp {
108         /* The "complete_count" when the completion will be complete. */
109         s64 when;
110         /* The buffer to be freed when the completion is complete. */
111         struct sk_buff *skb;
112 };
113
114 /* The completions for a given cpu and echannel. */
115 struct tile_net_comps {
116         /* The completions. */
117         struct tile_net_comp comp_queue[TILE_NET_MAX_COMPS];
118         /* The number of completions used. */
119         unsigned long comp_next;
120         /* The number of completions freed. */
121         unsigned long comp_last;
122 };
123
124 /* The transmit wake timer for a given cpu and echannel. */
125 struct tile_net_tx_wake {
126         struct hrtimer timer;
127         struct net_device *dev;
128 };
129
130 /* Info for a specific cpu. */
131 struct tile_net_info {
132         /* The NAPI struct. */
133         struct napi_struct napi;
134         /* Packet queue. */
135         gxio_mpipe_iqueue_t iqueue;
136         /* Our cpu. */
137         int my_cpu;
138         /* True if iqueue is valid. */
139         bool has_iqueue;
140         /* NAPI flags. */
141         bool napi_added;
142         bool napi_enabled;
143         /* Number of small sk_buffs which must still be provided. */
144         unsigned int num_needed_small_buffers;
145         /* Number of large sk_buffs which must still be provided. */
146         unsigned int num_needed_large_buffers;
147         /* A timer for handling egress completions. */
148         struct hrtimer egress_timer;
149         /* True if "egress_timer" is scheduled. */
150         bool egress_timer_scheduled;
151         /* Comps for each egress channel. */
152         struct tile_net_comps *comps_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
153         /* Transmit wake timer for each egress channel. */
154         struct tile_net_tx_wake tx_wake[TILE_NET_CHANNELS];
155 };
156
157 /* Info for egress on a particular egress channel. */
158 struct tile_net_egress {
159         /* The "equeue". */
160         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
161         /* The headers for TSO. */
162         unsigned char *headers;
163 };
164
165 /* Info for a specific device. */
166 struct tile_net_priv {
167         /* Our network device. */
168         struct net_device *dev;
169         /* The primary link. */
170         gxio_mpipe_link_t link;
171         /* The primary channel, if open, else -1. */
172         int channel;
173         /* The "loopify" egress link, if needed. */
174         gxio_mpipe_link_t loopify_link;
175         /* The "loopify" egress channel, if open, else -1. */
176         int loopify_channel;
177         /* The egress channel (channel or loopify_channel). */
178         int echannel;
179         /* Total stats. */
180         struct net_device_stats stats;
181 };
182
183 /* Egress info, indexed by "priv->echannel" (lazily created as needed). */
184 static struct tile_net_egress egress_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
185
186 /* Devices currently associated with each channel.
187  * NOTE: The array entry can become NULL after ifconfig down, but
188  * we do not free the underlying net_device structures, so it is
189  * safe to use a pointer after reading it from this array.
190  */
191 static struct net_device *tile_net_devs_for_channel[TILE_NET_CHANNELS];
192
193 /* A mutex for "tile_net_devs_for_channel". */
194 static DEFINE_MUTEX(tile_net_devs_for_channel_mutex);
195
196 /* The per-cpu info. */
197 static DEFINE_PER_CPU(struct tile_net_info, per_cpu_info);
198
199 /* The "context" for all devices. */
200 static gxio_mpipe_context_t context;
201
202 /* Buffer sizes and mpipe enum codes for buffer stacks.
203  * See arch/tile/include/gxio/mpipe.h for the set of possible values.
204  */
205 #define BUFFER_SIZE_SMALL_ENUM GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_128
206 #define BUFFER_SIZE_SMALL 128
207 #define BUFFER_SIZE_LARGE_ENUM GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_1664
208 #define BUFFER_SIZE_LARGE 1664
209
210 /* The small/large "buffer stacks". */
211 static int small_buffer_stack = -1;
212 static int large_buffer_stack = -1;
213
214 /* Amount of memory allocated for each buffer stack. */
215 static size_t buffer_stack_size;
216
217 /* The actual memory allocated for the buffer stacks. */
218 static void *small_buffer_stack_va;
219 static void *large_buffer_stack_va;
220
221 /* The buckets. */
222 static int first_bucket = -1;
223 static int num_buckets = 1;
224
225 /* The ingress irq. */
226 static int ingress_irq = -1;
227
228 /* Text value of tile_net.cpus if passed as a module parameter. */
229 static char *network_cpus_string;
230
231 /* The actual cpus in "network_cpus". */
232 static struct cpumask network_cpus_map;
233
234 /* If "loopify=LINK" was specified, this is "LINK". */
235 static char *loopify_link_name;
236
237 /* If "tile_net.custom" was specified, this is non-NULL. */
238 static char *custom_str;
239
240 /* The "tile_net.cpus" argument specifies the cpus that are dedicated
241  * to handle ingress packets.
242  *
243  * The parameter should be in the form "tile_net.cpus=m-n[,x-y]", where
244  * m, n, x, y are integer numbers that represent the cpus that can be
245  * neither a dedicated cpu nor a dataplane cpu.
246  */
247 static bool network_cpus_init(void)
248 {
249         char buf[1024];
250         int rc;
251
252         if (network_cpus_string == NULL)
253                 return false;
254
255         rc = cpulist_parse_crop(network_cpus_string, &network_cpus_map);
256         if (rc != 0) {
257                 pr_warn("tile_net.cpus=%s: malformed cpu list\n",
258                         network_cpus_string);
259                 return false;
260         }
261
262         /* Remove dedicated cpus. */
263         cpumask_and(&network_cpus_map, &network_cpus_map, cpu_possible_mask);
264
265         if (cpumask_empty(&network_cpus_map)) {
266                 pr_warn("Ignoring empty tile_net.cpus='%s'.\n",
267                         network_cpus_string);
268                 return false;
269         }
270
271         cpulist_scnprintf(buf, sizeof(buf), &network_cpus_map);
272         pr_info("Linux network CPUs: %s\n", buf);
273         return true;
274 }
275
276 module_param_named(cpus, network_cpus_string, charp, 0444);
277 MODULE_PARM_DESC(cpus, "cpulist of cores that handle network interrupts");
278
279 /* The "tile_net.loopify=LINK" argument causes the named device to
280  * actually use "loop0" for ingress, and "loop1" for egress.  This
281  * allows an app to sit between the actual link and linux, passing
282  * (some) packets along to linux, and forwarding (some) packets sent
283  * out by linux.
284  */
285 module_param_named(loopify, loopify_link_name, charp, 0444);
286 MODULE_PARM_DESC(loopify, "name the device to use loop0/1 for ingress/egress");
287
288 /* The "tile_net.custom" argument causes us to ignore the "conventional"
289  * classifier metadata, in particular, the "l2_offset".
290  */
291 module_param_named(custom, custom_str, charp, 0444);
292 MODULE_PARM_DESC(custom, "indicates a (heavily) customized classifier");
293
294 /* Atomically update a statistics field.
295  * Note that on TILE-Gx, this operation is fire-and-forget on the
296  * issuing core (single-cycle dispatch) and takes only a few cycles
297  * longer than a regular store when the request reaches the home cache.
298  * No expensive bus management overhead is required.
299  */
300 static void tile_net_stats_add(unsigned long value, unsigned long *field)
301 {
302         BUILD_BUG_ON(sizeof(atomic_long_t) != sizeof(unsigned long));
303         atomic_long_add(value, (atomic_long_t *)field);
304 }
305
306 /* Allocate and push a buffer. */
307 static bool tile_net_provide_buffer(bool small)
308 {
309         int stack = small ? small_buffer_stack : large_buffer_stack;
310         const unsigned long buffer_alignment = 128;
311         struct sk_buff *skb;
312         int len;
313
314         len = sizeof(struct sk_buff **) + buffer_alignment;
315         len += (small ? BUFFER_SIZE_SMALL : BUFFER_SIZE_LARGE);
316         skb = dev_alloc_skb(len);
317         if (skb == NULL)
318                 return false;
319
320         /* Make room for a back-pointer to 'skb' and guarantee alignment. */
321         skb_reserve(skb, sizeof(struct sk_buff **));
322         skb_reserve(skb, -(long)skb->data & (buffer_alignment - 1));
323
324         /* Save a back-pointer to 'skb'. */
325         *(struct sk_buff **)(skb->data - sizeof(struct sk_buff **)) = skb;
326
327         /* Make sure "skb" and the back-pointer have been flushed. */
328         wmb();
329
330         gxio_mpipe_push_buffer(&context, stack,
331                                (void *)va_to_tile_io_addr(skb->data));
332
333         return true;
334 }
335
336 /* Convert a raw mpipe buffer to its matching skb pointer. */
337 static struct sk_buff *mpipe_buf_to_skb(void *va)
338 {
339         /* Acquire the associated "skb". */
340         struct sk_buff **skb_ptr = va - sizeof(*skb_ptr);
341         struct sk_buff *skb = *skb_ptr;
342
343         /* Paranoia. */
344         if (skb->data != va) {
345                 /* Panic here since there's a reasonable chance
346                  * that corrupt buffers means generic memory
347                  * corruption, with unpredictable system effects.
348                  */
349                 panic("Corrupt linux buffer! va=%p, skb=%p, skb->data=%p",
350                       va, skb, skb->data);
351         }
352
353         return skb;
354 }
355
356 static void tile_net_pop_all_buffers(int stack)
357 {
358         for (;;) {
359                 tile_io_addr_t addr =
360                         (tile_io_addr_t)gxio_mpipe_pop_buffer(&context, stack);
361                 if (addr == 0)
362                         break;
363                 dev_kfree_skb_irq(mpipe_buf_to_skb(tile_io_addr_to_va(addr)));
364         }
365 }
366
367 /* Provide linux buffers to mPIPE. */
368 static void tile_net_provide_needed_buffers(void)
369 {
370         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
371
372         while (info->num_needed_small_buffers != 0) {
373                 if (!tile_net_provide_buffer(true))
374                         goto oops;
375                 info->num_needed_small_buffers--;
376         }
377
378         while (info->num_needed_large_buffers != 0) {
379                 if (!tile_net_provide_buffer(false))
380                         goto oops;
381                 info->num_needed_large_buffers--;
382         }
383
384         return;
385
386 oops:
387         /* Add a description to the page allocation failure dump. */
388         pr_notice("Tile %d still needs some buffers\n", info->my_cpu);
389 }
390
391 static inline bool filter_packet(struct net_device *dev, void *buf)
392 {
393         /* Filter packets received before we're up. */
394         if (dev == NULL || !(dev->flags & IFF_UP))
395                 return true;
396
397         /* Filter out packets that aren't for us. */
398         if (!(dev->flags & IFF_PROMISC) &&
399             !is_multicast_ether_addr(buf) &&
400             compare_ether_addr(dev->dev_addr, buf) != 0)
401                 return true;
402
403         return false;
404 }
405
406 static void tile_net_receive_skb(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb,
407                                  gxio_mpipe_idesc_t *idesc, unsigned long len)
408 {
409         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
410         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
411
412         /* Encode the actual packet length. */
413         skb_put(skb, len);
414
415         skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
416
417         /* Acknowledge "good" hardware checksums. */
418         if (idesc->cs && idesc->csum_seed_val == 0xFFFF)
419                 skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
420
421         netif_receive_skb(skb);
422
423         /* Update stats. */
424         tile_net_stats_add(1, &priv->stats.rx_packets);
425         tile_net_stats_add(len, &priv->stats.rx_bytes);
426
427         /* Need a new buffer. */
428         if (idesc->size == BUFFER_SIZE_SMALL_ENUM)
429                 info->num_needed_small_buffers++;
430         else
431                 info->num_needed_large_buffers++;
432 }
433
434 /* Handle a packet.  Return true if "processed", false if "filtered". */
435 static bool tile_net_handle_packet(gxio_mpipe_idesc_t *idesc)
436 {
437         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
438         struct net_device *dev = tile_net_devs_for_channel[idesc->channel];
439         uint8_t l2_offset;
440         void *va;
441         void *buf;
442         unsigned long len;
443         bool filter;
444
445         /* Drop packets for which no buffer was available.
446          * NOTE: This happens under heavy load.
447          */
448         if (idesc->be) {
449                 struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
450                 tile_net_stats_add(1, &priv->stats.rx_dropped);
451                 gxio_mpipe_iqueue_consume(&info->iqueue, idesc);
452                 if (net_ratelimit())
453                         pr_info("Dropping packet (insufficient buffers).\n");
454                 return false;
455         }
456
457         /* Get the "l2_offset", if allowed. */
458         l2_offset = custom_str ? 0 : gxio_mpipe_idesc_get_l2_offset(idesc);
459
460         /* Get the raw buffer VA (includes "headroom"). */
461         va = tile_io_addr_to_va((unsigned long)(long)idesc->va);
462
463         /* Get the actual packet start/length. */
464         buf = va + l2_offset;
465         len = idesc->l2_size - l2_offset;
466
467         /* Point "va" at the raw buffer. */
468         va -= NET_IP_ALIGN;
469
470         filter = filter_packet(dev, buf);
471         if (filter) {
472                 gxio_mpipe_iqueue_drop(&info->iqueue, idesc);
473         } else {
474                 struct sk_buff *skb = mpipe_buf_to_skb(va);
475
476                 /* Skip headroom, and any custom header. */
477                 skb_reserve(skb, NET_IP_ALIGN + l2_offset);
478
479                 tile_net_receive_skb(dev, skb, idesc, len);
480         }
481
482         gxio_mpipe_iqueue_consume(&info->iqueue, idesc);
483         return !filter;
484 }
485
486 /* Handle some packets for the current CPU.
487  *
488  * This function handles up to TILE_NET_BATCH idescs per call.
489  *
490  * ISSUE: Since we do not provide new buffers until this function is
491  * complete, we must initially provide enough buffers for each network
492  * cpu to fill its iqueue and also its batched idescs.
493  *
494  * ISSUE: The "rotting packet" race condition occurs if a packet
495  * arrives after the queue appears to be empty, and before the
496  * hypervisor interrupt is re-enabled.
497  */
498 static int tile_net_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
499 {
500         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
501         unsigned int work = 0;
502         gxio_mpipe_idesc_t *idesc;
503         int i, n;
504
505         /* Process packets. */
506         while ((n = gxio_mpipe_iqueue_try_peek(&info->iqueue, &idesc)) > 0) {
507                 for (i = 0; i < n; i++) {
508                         if (i == TILE_NET_BATCH)
509                                 goto done;
510                         if (tile_net_handle_packet(idesc + i)) {
511                                 if (++work >= budget)
512                                         goto done;
513                         }
514                 }
515         }
516
517         /* There are no packets left. */
518         napi_complete(&info->napi);
519
520         /* Re-enable hypervisor interrupts. */
521         gxio_mpipe_enable_notif_ring_interrupt(&context, info->iqueue.ring);
522
523         /* HACK: Avoid the "rotting packet" problem. */
524         if (gxio_mpipe_iqueue_try_peek(&info->iqueue, &idesc) > 0)
525                 napi_schedule(&info->napi);
526
527         /* ISSUE: Handle completions? */
528
529 done:
530         tile_net_provide_needed_buffers();
531
532         return work;
533 }
534
535 /* Handle an ingress interrupt on the current cpu. */
536 static irqreturn_t tile_net_handle_ingress_irq(int irq, void *unused)
537 {
538         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
539         napi_schedule(&info->napi);
540         return IRQ_HANDLED;
541 }
542
543 /* Free some completions.  This must be called with interrupts blocked. */
544 static int tile_net_free_comps(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
545                                 struct tile_net_comps *comps,
546                                 int limit, bool force_update)
547 {
548         int n = 0;
549         while (comps->comp_last < comps->comp_next) {
550                 unsigned int cid = comps->comp_last % TILE_NET_MAX_COMPS;
551                 struct tile_net_comp *comp = &comps->comp_queue[cid];
552                 if (!gxio_mpipe_equeue_is_complete(equeue, comp->when,
553                                                    force_update || n == 0))
554                         break;
555                 dev_kfree_skb_irq(comp->skb);
556                 comps->comp_last++;
557                 if (++n == limit)
558                         break;
559         }
560         return n;
561 }
562
563 /* Add a completion.  This must be called with interrupts blocked.
564  * tile_net_equeue_try_reserve() will have ensured a free completion entry.
565  */
566 static void add_comp(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
567                      struct tile_net_comps *comps,
568                      uint64_t when, struct sk_buff *skb)
569 {
570         int cid = comps->comp_next % TILE_NET_MAX_COMPS;
571         comps->comp_queue[cid].when = when;
572         comps->comp_queue[cid].skb = skb;
573         comps->comp_next++;
574 }
575
576 static void tile_net_schedule_tx_wake_timer(struct net_device *dev)
577 {
578         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
579         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
580
581         hrtimer_start(&info->tx_wake[priv->echannel].timer,
582                       ktime_set(0, TX_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
583                       HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
584 }
585
586 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_tx_wake_timer(struct hrtimer *t)
587 {
588         struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
589                 container_of(t, struct tile_net_tx_wake, timer);
590         netif_wake_subqueue(tx_wake->dev, smp_processor_id());
591         return HRTIMER_NORESTART;
592 }
593
594 /* Make sure the egress timer is scheduled. */
595 static void tile_net_schedule_egress_timer(void)
596 {
597         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
598
599         if (!info->egress_timer_scheduled) {
600                 hrtimer_start(&info->egress_timer,
601                               ktime_set(0, EGRESS_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
602                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
603                 info->egress_timer_scheduled = true;
604         }
605 }
606
607 /* The "function" for "info->egress_timer".
608  *
609  * This timer will reschedule itself as long as there are any pending
610  * completions expected for this tile.
611  */
612 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_egress_timer(struct hrtimer *t)
613 {
614         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
615         unsigned long irqflags;
616         bool pending = false;
617         int i;
618
619         local_irq_save(irqflags);
620
621         /* The timer is no longer scheduled. */
622         info->egress_timer_scheduled = false;
623
624         /* Free all possible comps for this tile. */
625         for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++) {
626                 struct tile_net_egress *egress = &egress_for_echannel[i];
627                 struct tile_net_comps *comps = info->comps_for_echannel[i];
628                 if (comps->comp_last >= comps->comp_next)
629                         continue;
630                 tile_net_free_comps(egress->equeue, comps, -1, true);
631                 pending = pending || (comps->comp_last < comps->comp_next);
632         }
633
634         /* Reschedule timer if needed. */
635         if (pending)
636                 tile_net_schedule_egress_timer();
637
638         local_irq_restore(irqflags);
639
640         return HRTIMER_NORESTART;
641 }
642
643 /* Helper function for "tile_net_update()".
644  * "dev" (i.e. arg) is the device being brought up or down,
645  * or NULL if all devices are now down.
646  */
647 static void tile_net_update_cpu(void *arg)
648 {
649         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
650         struct net_device *dev = arg;
651
652         if (!info->has_iqueue)
653                 return;
654
655         if (dev != NULL) {
656                 if (!info->napi_added) {
657                         netif_napi_add(dev, &info->napi,
658                                        tile_net_poll, TILE_NET_WEIGHT);
659                         info->napi_added = true;
660                 }
661                 if (!info->napi_enabled) {
662                         napi_enable(&info->napi);
663                         info->napi_enabled = true;
664                 }
665                 enable_percpu_irq(ingress_irq, 0);
666         } else {
667                 disable_percpu_irq(ingress_irq);
668                 if (info->napi_enabled) {
669                         napi_disable(&info->napi);
670                         info->napi_enabled = false;
671                 }
672                 /* FIXME: Drain the iqueue. */
673         }
674 }
675
676 /* Helper function for tile_net_open() and tile_net_stop().
677  * Always called under tile_net_devs_for_channel_mutex.
678  */
679 static int tile_net_update(struct net_device *dev)
680 {
681         static gxio_mpipe_rules_t rules;  /* too big to fit on the stack */
682         bool saw_channel = false;
683         int channel;
684         int rc;
685         int cpu;
686
687         gxio_mpipe_rules_init(&rules, &context);
688
689         for (channel = 0; channel < TILE_NET_CHANNELS; channel++) {
690                 if (tile_net_devs_for_channel[channel] == NULL)
691                         continue;
692                 if (!saw_channel) {
693                         saw_channel = true;
694                         gxio_mpipe_rules_begin(&rules, first_bucket,
695                                                num_buckets, NULL);
696                         gxio_mpipe_rules_set_headroom(&rules, NET_IP_ALIGN);
697                 }
698                 gxio_mpipe_rules_add_channel(&rules, channel);
699         }
700
701         /* NOTE: This can fail if there is no classifier.
702          * ISSUE: Can anything else cause it to fail?
703          */
704         rc = gxio_mpipe_rules_commit(&rules);
705         if (rc != 0) {
706                 netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_rules_commit failed: %d\n", rc);
707                 return -EIO;
708         }
709
710         /* Update all cpus, sequentially (to protect "netif_napi_add()"). */
711         for_each_online_cpu(cpu)
712                 smp_call_function_single(cpu, tile_net_update_cpu,
713                                          (saw_channel ? dev : NULL), 1);
714
715         /* HACK: Allow packets to flow in the simulator. */
716         if (saw_channel)
717                 sim_enable_mpipe_links(0, -1);
718
719         return 0;
720 }
721
722 /* Allocate and initialize mpipe buffer stacks, and register them in
723  * the mPIPE TLBs, for both small and large packet sizes.
724  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
725  */
726 static int init_buffer_stacks(struct net_device *dev, int num_buffers)
727 {
728         pte_t hash_pte = pte_set_home((pte_t) { 0 }, PAGE_HOME_HASH);
729         int rc;
730
731         /* Compute stack bytes; we round up to 64KB and then use
732          * alloc_pages() so we get the required 64KB alignment as well.
733          */
734         buffer_stack_size =
735                 ALIGN(gxio_mpipe_calc_buffer_stack_bytes(num_buffers),
736                       64 * 1024);
737
738         /* Allocate two buffer stack indices. */
739         rc = gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks(&context, 2, 0, 0);
740         if (rc < 0) {
741                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks failed: %d\n",
742                            rc);
743                 return rc;
744         }
745         small_buffer_stack = rc;
746         large_buffer_stack = rc + 1;
747
748         /* Allocate the small memory stack. */
749         small_buffer_stack_va =
750                 alloc_pages_exact(buffer_stack_size, GFP_KERNEL);
751         if (small_buffer_stack_va == NULL) {
752                 netdev_err(dev,
753                            "Could not alloc %zd bytes for buffer stacks\n",
754                            buffer_stack_size);
755                 return -ENOMEM;
756         }
757         rc = gxio_mpipe_init_buffer_stack(&context, small_buffer_stack,
758                                           BUFFER_SIZE_SMALL_ENUM,
759                                           small_buffer_stack_va,
760                                           buffer_stack_size, 0);
761         if (rc != 0) {
762                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_buffer_stack: %d\n", rc);
763                 return rc;
764         }
765         rc = gxio_mpipe_register_client_memory(&context, small_buffer_stack,
766                                                hash_pte, 0);
767         if (rc != 0) {
768                 netdev_err(dev,
769                            "gxio_mpipe_register_buffer_memory failed: %d\n",
770                            rc);
771                 return rc;
772         }
773
774         /* Allocate the large buffer stack. */
775         large_buffer_stack_va =
776                 alloc_pages_exact(buffer_stack_size, GFP_KERNEL);
777         if (large_buffer_stack_va == NULL) {
778                 netdev_err(dev,
779                            "Could not alloc %zd bytes for buffer stacks\n",
780                            buffer_stack_size);
781                 return -ENOMEM;
782         }
783         rc = gxio_mpipe_init_buffer_stack(&context, large_buffer_stack,
784                                           BUFFER_SIZE_LARGE_ENUM,
785                                           large_buffer_stack_va,
786                                           buffer_stack_size, 0);
787         if (rc != 0) {
788                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_buffer_stack failed: %d\n",
789                            rc);
790                 return rc;
791         }
792         rc = gxio_mpipe_register_client_memory(&context, large_buffer_stack,
793                                                hash_pte, 0);
794         if (rc != 0) {
795                 netdev_err(dev,
796                            "gxio_mpipe_register_buffer_memory failed: %d\n",
797                            rc);
798                 return rc;
799         }
800
801         return 0;
802 }
803
804 /* Allocate per-cpu resources (memory for completions and idescs).
805  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
806  */
807 static int alloc_percpu_mpipe_resources(struct net_device *dev,
808                                         int cpu, int ring)
809 {
810         struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
811         int order, i, rc;
812         struct page *page;
813         void *addr;
814
815         /* Allocate the "comps". */
816         order = get_order(COMPS_SIZE);
817         page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
818         if (page == NULL) {
819                 netdev_err(dev, "Failed to alloc %zd bytes comps memory\n",
820                            COMPS_SIZE);
821                 return -ENOMEM;
822         }
823         addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
824         memset(addr, 0, COMPS_SIZE);
825         for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++)
826                 info->comps_for_echannel[i] =
827                         addr + i * sizeof(struct tile_net_comps);
828
829         /* If this is a network cpu, create an iqueue. */
830         if (cpu_isset(cpu, network_cpus_map)) {
831                 order = get_order(NOTIF_RING_SIZE);
832                 page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
833                 if (page == NULL) {
834                         netdev_err(dev,
835                                    "Failed to alloc %zd bytes iqueue memory\n",
836                                    NOTIF_RING_SIZE);
837                         return -ENOMEM;
838                 }
839                 addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
840                 rc = gxio_mpipe_iqueue_init(&info->iqueue, &context, ring++,
841                                             addr, NOTIF_RING_SIZE, 0);
842                 if (rc < 0) {
843                         netdev_err(dev,
844                                    "gxio_mpipe_iqueue_init failed: %d\n", rc);
845                         return rc;
846                 }
847                 info->has_iqueue = true;
848         }
849
850         return ring;
851 }
852
853 /* Initialize NotifGroup and buckets.
854  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
855  */
856 static int init_notif_group_and_buckets(struct net_device *dev,
857                                         int ring, int network_cpus_count)
858 {
859         int group, rc;
860
861         /* Allocate one NotifGroup. */
862         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_groups(&context, 1, 0, 0);
863         if (rc < 0) {
864                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_groups failed: %d\n",
865                            rc);
866                 return rc;
867         }
868         group = rc;
869
870         /* Initialize global num_buckets value. */
871         if (network_cpus_count > 4)
872                 num_buckets = 256;
873         else if (network_cpus_count > 1)
874                 num_buckets = 16;
875
876         /* Allocate some buckets, and set global first_bucket value. */
877         rc = gxio_mpipe_alloc_buckets(&context, num_buckets, 0, 0);
878         if (rc < 0) {
879                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_buckets failed: %d\n", rc);
880                 return rc;
881         }
882         first_bucket = rc;
883
884         /* Init group and buckets. */
885         rc = gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets(
886                 &context, group, ring, network_cpus_count,
887                 first_bucket, num_buckets,
888                 GXIO_MPIPE_BUCKET_STICKY_FLOW_LOCALITY);
889         if (rc != 0) {
890                 netdev_err(
891                         dev,
892                         "gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets failed: %d\n",
893                         rc);
894                 return rc;
895         }
896
897         return 0;
898 }
899
900 /* Create an irq and register it, then activate the irq and request
901  * interrupts on all cores.  Note that "ingress_irq" being initialized
902  * is how we know not to call tile_net_init_mpipe() again.
903  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
904  */
905 static int tile_net_setup_interrupts(struct net_device *dev)
906 {
907         int cpu, rc;
908
909         rc = create_irq();
910         if (rc < 0) {
911                 netdev_err(dev, "create_irq failed: %d\n", rc);
912                 return rc;
913         }
914         ingress_irq = rc;
915         tile_irq_activate(ingress_irq, TILE_IRQ_PERCPU);
916         rc = request_irq(ingress_irq, tile_net_handle_ingress_irq,
917                          0, NULL, NULL);
918         if (rc != 0) {
919                 netdev_err(dev, "request_irq failed: %d\n", rc);
920                 destroy_irq(ingress_irq);
921                 ingress_irq = -1;
922                 return rc;
923         }
924
925         for_each_online_cpu(cpu) {
926                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
927                 if (info->has_iqueue) {
928                         gxio_mpipe_request_notif_ring_interrupt(
929                                 &context, cpu_x(cpu), cpu_y(cpu),
930                                 1, ingress_irq, info->iqueue.ring);
931                 }
932         }
933
934         return 0;
935 }
936
937 /* Undo any state set up partially by a failed call to tile_net_init_mpipe. */
938 static void tile_net_init_mpipe_fail(void)
939 {
940         int cpu;
941
942         /* Do cleanups that require the mpipe context first. */
943         if (small_buffer_stack >= 0)
944                 tile_net_pop_all_buffers(small_buffer_stack);
945         if (large_buffer_stack >= 0)
946                 tile_net_pop_all_buffers(large_buffer_stack);
947
948         /* Destroy mpipe context so the hardware no longer owns any memory. */
949         gxio_mpipe_destroy(&context);
950
951         for_each_online_cpu(cpu) {
952                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
953                 free_pages((unsigned long)(info->comps_for_echannel[0]),
954                            get_order(COMPS_SIZE));
955                 info->comps_for_echannel[0] = NULL;
956                 free_pages((unsigned long)(info->iqueue.idescs),
957                            get_order(NOTIF_RING_SIZE));
958                 info->iqueue.idescs = NULL;
959         }
960
961         if (small_buffer_stack_va)
962                 free_pages_exact(small_buffer_stack_va, buffer_stack_size);
963         if (large_buffer_stack_va)
964                 free_pages_exact(large_buffer_stack_va, buffer_stack_size);
965
966         small_buffer_stack_va = NULL;
967         large_buffer_stack_va = NULL;
968         large_buffer_stack = -1;
969         small_buffer_stack = -1;
970         first_bucket = -1;
971 }
972
973 /* The first time any tilegx network device is opened, we initialize
974  * the global mpipe state.  If this step fails, we fail to open the
975  * device, but if it succeeds, we never need to do it again, and since
976  * tile_net can't be unloaded, we never undo it.
977  *
978  * Note that some resources in this path (buffer stack indices,
979  * bindings from init_buffer_stack, etc.) are hypervisor resources
980  * that are freed implicitly by gxio_mpipe_destroy().
981  */
982 static int tile_net_init_mpipe(struct net_device *dev)
983 {
984         int i, num_buffers, rc;
985         int cpu;
986         int first_ring, ring;
987         int network_cpus_count = cpus_weight(network_cpus_map);
988
989         if (!hash_default) {
990                 netdev_err(dev, "Networking requires hash_default!\n");
991                 return -EIO;
992         }
993
994         rc = gxio_mpipe_init(&context, 0);
995         if (rc != 0) {
996                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init failed: %d\n", rc);
997                 return -EIO;
998         }
999
1000         /* Set up the buffer stacks. */
1001         num_buffers =
1002                 network_cpus_count * (IQUEUE_ENTRIES + TILE_NET_BATCH);
1003         rc = init_buffer_stacks(dev, num_buffers);
1004         if (rc != 0)
1005                 goto fail;
1006
1007         /* Provide initial buffers. */
1008         rc = -ENOMEM;
1009         for (i = 0; i < num_buffers; i++) {
1010                 if (!tile_net_provide_buffer(true)) {
1011                         netdev_err(dev, "Cannot allocate initial sk_bufs!\n");
1012                         goto fail;
1013                 }
1014         }
1015         for (i = 0; i < num_buffers; i++) {
1016                 if (!tile_net_provide_buffer(false)) {
1017                         netdev_err(dev, "Cannot allocate initial sk_bufs!\n");
1018                         goto fail;
1019                 }
1020         }
1021
1022         /* Allocate one NotifRing for each network cpu. */
1023         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_rings(&context, network_cpus_count, 0, 0);
1024         if (rc < 0) {
1025                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_rings failed %d\n",
1026                            rc);
1027                 goto fail;
1028         }
1029
1030         /* Init NotifRings per-cpu. */
1031         first_ring = rc;
1032         ring = first_ring;
1033         for_each_online_cpu(cpu) {
1034                 rc = alloc_percpu_mpipe_resources(dev, cpu, ring);
1035                 if (rc < 0)
1036                         goto fail;
1037                 ring = rc;
1038         }
1039
1040         /* Initialize NotifGroup and buckets. */
1041         rc = init_notif_group_and_buckets(dev, first_ring, network_cpus_count);
1042         if (rc != 0)
1043                 goto fail;
1044
1045         /* Create and enable interrupts. */
1046         rc = tile_net_setup_interrupts(dev);
1047         if (rc != 0)
1048                 goto fail;
1049
1050         return 0;
1051
1052 fail:
1053         tile_net_init_mpipe_fail();
1054         return rc;
1055 }
1056
1057 /* Create persistent egress info for a given egress channel.
1058  * Note that this may be shared between, say, "gbe0" and "xgbe0".
1059  * ISSUE: Defer header allocation until TSO is actually needed?
1060  */
1061 static int tile_net_init_egress(struct net_device *dev, int echannel)
1062 {
1063         struct page *headers_page, *edescs_page, *equeue_page;
1064         gxio_mpipe_edesc_t *edescs;
1065         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
1066         unsigned char *headers;
1067         int headers_order, edescs_order, equeue_order;
1068         size_t edescs_size;
1069         int edma;
1070         int rc = -ENOMEM;
1071
1072         /* Only initialize once. */
1073         if (egress_for_echannel[echannel].equeue != NULL)
1074                 return 0;
1075
1076         /* Allocate memory for the "headers". */
1077         headers_order = get_order(EQUEUE_ENTRIES * HEADER_BYTES);
1078         headers_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, headers_order);
1079         if (headers_page == NULL) {
1080                 netdev_warn(dev,
1081                             "Could not alloc %zd bytes for TSO headers.\n",
1082                             PAGE_SIZE << headers_order);
1083                 goto fail;
1084         }
1085         headers = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(headers_page));
1086
1087         /* Allocate memory for the "edescs". */
1088         edescs_size = EQUEUE_ENTRIES * sizeof(*edescs);
1089         edescs_order = get_order(edescs_size);
1090         edescs_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, edescs_order);
1091         if (edescs_page == NULL) {
1092                 netdev_warn(dev,
1093                             "Could not alloc %zd bytes for eDMA ring.\n",
1094                             edescs_size);
1095                 goto fail_headers;
1096         }
1097         edescs = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(edescs_page));
1098
1099         /* Allocate memory for the "equeue". */
1100         equeue_order = get_order(sizeof(*equeue));
1101         equeue_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, equeue_order);
1102         if (equeue_page == NULL) {
1103                 netdev_warn(dev,
1104                             "Could not alloc %zd bytes for equeue info.\n",
1105                             PAGE_SIZE << equeue_order);
1106                 goto fail_edescs;
1107         }
1108         equeue = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(equeue_page));
1109
1110         /* Allocate an edma ring.  Note that in practice this can't
1111          * fail, which is good, because we will leak an edma ring if so.
1112          */
1113         rc = gxio_mpipe_alloc_edma_rings(&context, 1, 0, 0);
1114         if (rc < 0) {
1115                 netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_alloc_edma_rings failed: %d\n",
1116                             rc);
1117                 goto fail_equeue;
1118         }
1119         edma = rc;
1120
1121         /* Initialize the equeue. */
1122         rc = gxio_mpipe_equeue_init(equeue, &context, edma, echannel,
1123                                     edescs, edescs_size, 0);
1124         if (rc != 0) {
1125                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_equeue_init failed: %d\n", rc);
1126                 goto fail_equeue;
1127         }
1128
1129         /* Done. */
1130         egress_for_echannel[echannel].equeue = equeue;
1131         egress_for_echannel[echannel].headers = headers;
1132         return 0;
1133
1134 fail_equeue:
1135         __free_pages(equeue_page, equeue_order);
1136
1137 fail_edescs:
1138         __free_pages(edescs_page, edescs_order);
1139
1140 fail_headers:
1141         __free_pages(headers_page, headers_order);
1142
1143 fail:
1144         return rc;
1145 }
1146
1147 /* Return channel number for a newly-opened link. */
1148 static int tile_net_link_open(struct net_device *dev, gxio_mpipe_link_t *link,
1149                               const char *link_name)
1150 {
1151         int rc = gxio_mpipe_link_open(link, &context, link_name, 0);
1152         if (rc < 0) {
1153                 netdev_err(dev, "Failed to open '%s'\n", link_name);
1154                 return rc;
1155         }
1156         rc = gxio_mpipe_link_channel(link);
1157         if (rc < 0 || rc >= TILE_NET_CHANNELS) {
1158                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_link_channel bad value: %d\n", rc);
1159                 gxio_mpipe_link_close(link);
1160                 return -EINVAL;
1161         }
1162         return rc;
1163 }
1164
1165 /* Help the kernel activate the given network interface. */
1166 static int tile_net_open(struct net_device *dev)
1167 {
1168         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1169         int cpu, rc;
1170
1171         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1172
1173         /* Do one-time initialization the first time any device is opened. */
1174         if (ingress_irq < 0) {
1175                 rc = tile_net_init_mpipe(dev);
1176                 if (rc != 0)
1177                         goto fail;
1178         }
1179
1180         /* Determine if this is the "loopify" device. */
1181         if (unlikely((loopify_link_name != NULL) &&
1182                      !strcmp(dev->name, loopify_link_name))) {
1183                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, "loop0");
1184                 if (rc < 0)
1185                         goto fail;
1186                 priv->channel = rc;
1187                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->loopify_link, "loop1");
1188                 if (rc < 0)
1189                         goto fail;
1190                 priv->loopify_channel = rc;
1191                 priv->echannel = rc;
1192         } else {
1193                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, dev->name);
1194                 if (rc < 0)
1195                         goto fail;
1196                 priv->channel = rc;
1197                 priv->echannel = rc;
1198         }
1199
1200         /* Initialize egress info (if needed).  Once ever, per echannel. */
1201         rc = tile_net_init_egress(dev, priv->echannel);
1202         if (rc != 0)
1203                 goto fail;
1204
1205         tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = dev;
1206
1207         rc = tile_net_update(dev);
1208         if (rc != 0)
1209                 goto fail;
1210
1211         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1212
1213         /* Initialize the transmit wake timer for this device for each cpu. */
1214         for_each_online_cpu(cpu) {
1215                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1216                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1217                         &info->tx_wake[priv->echannel];
1218
1219                 hrtimer_init(&tx_wake->timer, CLOCK_MONOTONIC,
1220                              HRTIMER_MODE_REL);
1221                 tx_wake->timer.function = tile_net_handle_tx_wake_timer;
1222                 tx_wake->dev = dev;
1223         }
1224
1225         for_each_online_cpu(cpu)
1226                 netif_start_subqueue(dev, cpu);
1227         netif_carrier_on(dev);
1228         return 0;
1229
1230 fail:
1231         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1232                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1233                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1234                 priv->loopify_channel = -1;
1235         }
1236         if (priv->channel >= 0) {
1237                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1238                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1239                 priv->channel = -1;
1240         }
1241         priv->echannel = -1;
1242         tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1243         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1244
1245         /* Don't return raw gxio error codes to generic Linux. */
1246         return (rc > -512) ? rc : -EIO;
1247 }
1248
1249 /* Help the kernel deactivate the given network interface. */
1250 static int tile_net_stop(struct net_device *dev)
1251 {
1252         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1253         int cpu;
1254
1255         for_each_online_cpu(cpu) {
1256                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1257                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1258                         &info->tx_wake[priv->echannel];
1259
1260                 hrtimer_cancel(&tx_wake->timer);
1261                 netif_stop_subqueue(dev, cpu);
1262         }
1263
1264         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1265         tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1266         (void)tile_net_update(dev);
1267         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1268                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1269                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1270                 priv->loopify_channel = -1;
1271         }
1272         if (priv->channel >= 0) {
1273                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1274                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1275                 priv->channel = -1;
1276         }
1277         priv->echannel = -1;
1278         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1279
1280         return 0;
1281 }
1282
1283 /* Determine the VA for a fragment. */
1284 static inline void *tile_net_frag_buf(skb_frag_t *f)
1285 {
1286         unsigned long pfn = page_to_pfn(skb_frag_page(f));
1287         return pfn_to_kaddr(pfn) + f->page_offset;
1288 }
1289
1290 /* Acquire a completion entry and an egress slot, or if we can't,
1291  * stop the queue and schedule the tx_wake timer.
1292  */
1293 static s64 tile_net_equeue_try_reserve(struct net_device *dev,
1294                                        struct tile_net_comps *comps,
1295                                        gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1296                                        int num_edescs)
1297 {
1298         /* Try to acquire a completion entry. */
1299         if (comps->comp_next - comps->comp_last < TILE_NET_MAX_COMPS - 1 ||
1300             tile_net_free_comps(equeue, comps, 32, false) != 0) {
1301
1302                 /* Try to acquire an egress slot. */
1303                 s64 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1304                 if (slot >= 0)
1305                         return slot;
1306
1307                 /* Freeing some completions gives the equeue time to drain. */
1308                 tile_net_free_comps(equeue, comps, TILE_NET_MAX_COMPS, false);
1309
1310                 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1311                 if (slot >= 0)
1312                         return slot;
1313         }
1314
1315         /* Still nothing; give up and stop the queue for a short while. */
1316         netif_stop_subqueue(dev, smp_processor_id());
1317         tile_net_schedule_tx_wake_timer(dev);
1318         return -1;
1319 }
1320
1321 /* Determine how many edesc's are needed for TSO.
1322  *
1323  * Sometimes, if "sendfile()" requires copying, we will be called with
1324  * "data" containing the header and payload, with "frags" being empty.
1325  * Sometimes, for example when using NFS over TCP, a single segment can
1326  * span 3 fragments.  This requires special care.
1327  */
1328 static int tso_count_edescs(struct sk_buff *skb)
1329 {
1330         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1331         unsigned int data_len = skb->data_len;
1332         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1333         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1334         long f_size = -1;  /* size of the current fragment */
1335         long f_used = -1;  /* bytes used from the current fragment */
1336         long n;            /* size of the current piece of payload */
1337         int num_edescs = 0;
1338         int segment;
1339
1340         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1341
1342                 unsigned int p_used = 0;
1343
1344                 /* One edesc for header and for each piece of the payload. */
1345                 for (num_edescs++; p_used < p_len; num_edescs++) {
1346
1347                         /* Advance as needed. */
1348                         while (f_used >= f_size) {
1349                                 f_id++;
1350                                 f_size = sh->frags[f_id].size;
1351                                 f_used = 0;
1352                         }
1353
1354                         /* Use bytes from the current fragment. */
1355                         n = p_len - p_used;
1356                         if (n > f_size - f_used)
1357                                 n = f_size - f_used;
1358                         f_used += n;
1359                         p_used += n;
1360                 }
1361
1362                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1363                 data_len -= p_len;
1364                 if (data_len < p_len)
1365                         p_len = data_len;
1366         }
1367
1368         return num_edescs;
1369 }
1370
1371 /* Prepare modified copies of the skbuff headers.
1372  * FIXME: add support for IPv6.
1373  */
1374 static void tso_headers_prepare(struct sk_buff *skb, unsigned char *headers,
1375                                 s64 slot)
1376 {
1377         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1378         struct iphdr *ih;
1379         struct tcphdr *th;
1380         unsigned int data_len = skb->data_len;
1381         unsigned char *data = skb->data;
1382         unsigned int ih_off, th_off, sh_len, p_len;
1383         unsigned int isum_seed, tsum_seed, id, seq;
1384         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1385         long f_size = -1;  /* size of the current fragment */
1386         long f_used = -1;  /* bytes used from the current fragment */
1387         long n;            /* size of the current piece of payload */
1388         int segment;
1389
1390         /* Locate original headers and compute various lengths. */
1391         ih = ip_hdr(skb);
1392         th = tcp_hdr(skb);
1393         ih_off = skb_network_offset(skb);
1394         th_off = skb_transport_offset(skb);
1395         sh_len = th_off + tcp_hdrlen(skb);
1396         p_len = sh->gso_size;
1397
1398         /* Set up seed values for IP and TCP csum and initialize id and seq. */
1399         isum_seed = ((0xFFFF - ih->check) +
1400                      (0xFFFF - ih->tot_len) +
1401                      (0xFFFF - ih->id));
1402         tsum_seed = th->check + (0xFFFF ^ htons(skb->len));
1403         id = ntohs(ih->id);
1404         seq = ntohl(th->seq);
1405
1406         /* Prepare all the headers. */
1407         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1408                 unsigned char *buf;
1409                 unsigned int p_used = 0;
1410
1411                 /* Copy to the header memory for this segment. */
1412                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1413                         NET_IP_ALIGN;
1414                 memcpy(buf, data, sh_len);
1415
1416                 /* Update copied ip header. */
1417                 ih = (struct iphdr *)(buf + ih_off);
1418                 ih->tot_len = htons(sh_len + p_len - ih_off);
1419                 ih->id = htons(id);
1420                 ih->check = csum_long(isum_seed + ih->tot_len +
1421                                       ih->id) ^ 0xffff;
1422
1423                 /* Update copied tcp header. */
1424                 th = (struct tcphdr *)(buf + th_off);
1425                 th->seq = htonl(seq);
1426                 th->check = csum_long(tsum_seed + htons(sh_len + p_len));
1427                 if (segment != sh->gso_segs - 1) {
1428                         th->fin = 0;
1429                         th->psh = 0;
1430                 }
1431
1432                 /* Skip past the header. */
1433                 slot++;
1434
1435                 /* Skip past the payload. */
1436                 while (p_used < p_len) {
1437
1438                         /* Advance as needed. */
1439                         while (f_used >= f_size) {
1440                                 f_id++;
1441                                 f_size = sh->frags[f_id].size;
1442                                 f_used = 0;
1443                         }
1444
1445                         /* Use bytes from the current fragment. */
1446                         n = p_len - p_used;
1447                         if (n > f_size - f_used)
1448                                 n = f_size - f_used;
1449                         f_used += n;
1450                         p_used += n;
1451
1452                         slot++;
1453                 }
1454
1455                 id++;
1456                 seq += p_len;
1457
1458                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1459                 data_len -= p_len;
1460                 if (data_len < p_len)
1461                         p_len = data_len;
1462         }
1463
1464         /* Flush the headers so they are ready for hardware DMA. */
1465         wmb();
1466 }
1467
1468 /* Pass all the data to mpipe for egress. */
1469 static void tso_egress(struct net_device *dev, gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1470                        struct sk_buff *skb, unsigned char *headers, s64 slot)
1471 {
1472         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1473         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1474         unsigned int data_len = skb->data_len;
1475         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1476         gxio_mpipe_edesc_t edesc_head = { { 0 } };
1477         gxio_mpipe_edesc_t edesc_body = { { 0 } };
1478         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1479         long f_size = -1;  /* size of the current fragment */
1480         long f_used = -1;  /* bytes used from the current fragment */
1481         long n;            /* size of the current piece of payload */
1482         unsigned long tx_packets = 0, tx_bytes = 0;
1483         unsigned int csum_start, sh_len;
1484         int segment;
1485
1486         /* Prepare to egress the headers: set up header edesc. */
1487         csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
1488         sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1489         edesc_head.csum = 1;
1490         edesc_head.csum_start = csum_start;
1491         edesc_head.csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
1492         edesc_head.xfer_size = sh_len;
1493
1494         /* This is only used to specify the TLB. */
1495         edesc_head.stack_idx = large_buffer_stack;
1496         edesc_body.stack_idx = large_buffer_stack;
1497
1498         /* Egress all the edescs. */
1499         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1500                 void *va;
1501                 unsigned char *buf;
1502                 unsigned int p_used = 0;
1503
1504                 /* Egress the header. */
1505                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1506                         NET_IP_ALIGN;
1507                 edesc_head.va = va_to_tile_io_addr(buf);
1508                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_head, slot);
1509                 slot++;
1510
1511                 /* Egress the payload. */
1512                 while (p_used < p_len) {
1513
1514                         /* Advance as needed. */
1515                         while (f_used >= f_size) {
1516                                 f_id++;
1517                                 f_size = sh->frags[f_id].size;
1518                                 f_used = 0;
1519                         }
1520
1521                         va = tile_net_frag_buf(&sh->frags[f_id]) + f_used;
1522
1523                         /* Use bytes from the current fragment. */
1524                         n = p_len - p_used;
1525                         if (n > f_size - f_used)
1526                                 n = f_size - f_used;
1527                         f_used += n;
1528                         p_used += n;
1529
1530                         /* Egress a piece of the payload. */
1531                         edesc_body.va = va_to_tile_io_addr(va);
1532                         edesc_body.xfer_size = n;
1533                         edesc_body.bound = !(p_used < p_len);
1534                         gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_body, slot);
1535                         slot++;
1536                 }
1537
1538                 tx_packets++;
1539                 tx_bytes += sh_len + p_len;
1540
1541                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1542                 data_len -= p_len;
1543                 if (data_len < p_len)
1544                         p_len = data_len;
1545         }
1546
1547         /* Update stats. */
1548         tile_net_stats_add(tx_packets, &priv->stats.tx_packets);
1549         tile_net_stats_add(tx_bytes, &priv->stats.tx_bytes);
1550 }
1551
1552 /* Do "TSO" handling for egress.
1553  *
1554  * Normally drivers set NETIF_F_TSO only to support hardware TSO;
1555  * otherwise the stack uses scatter-gather to implement GSO in software.
1556  * On our testing, enabling GSO support (via NETIF_F_SG) drops network
1557  * performance down to around 7.5 Gbps on the 10G interfaces, although
1558  * also dropping cpu utilization way down, to under 8%.  But
1559  * implementing "TSO" in the driver brings performance back up to line
1560  * rate, while dropping cpu usage even further, to less than 4%.  In
1561  * practice, profiling of GSO shows that skb_segment() is what causes
1562  * the performance overheads; we benefit in the driver from using
1563  * preallocated memory to duplicate the TCP/IP headers.
1564  */
1565 static int tile_net_tx_tso(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1566 {
1567         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1568         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1569         int channel = priv->echannel;
1570         struct tile_net_egress *egress = &egress_for_echannel[channel];
1571         struct tile_net_comps *comps = info->comps_for_echannel[channel];
1572         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
1573         unsigned long irqflags;
1574         int num_edescs;
1575         s64 slot;
1576
1577         /* Determine how many mpipe edesc's are needed. */
1578         num_edescs = tso_count_edescs(skb);
1579
1580         local_irq_save(irqflags);
1581
1582         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
1583         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, comps, equeue, num_edescs);
1584         if (slot < 0) {
1585                 local_irq_restore(irqflags);
1586                 return NETDEV_TX_BUSY;
1587         }
1588
1589         /* Set up copies of header data properly. */
1590         tso_headers_prepare(skb, egress->headers, slot);
1591
1592         /* Actually pass the data to the network hardware. */
1593         tso_egress(dev, equeue, skb, egress->headers, slot);
1594
1595         /* Add a completion record. */
1596         add_comp(equeue, comps, slot + num_edescs - 1, skb);
1597
1598         local_irq_restore(irqflags);
1599
1600         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
1601         tile_net_schedule_egress_timer();
1602
1603         return NETDEV_TX_OK;
1604 }
1605
1606 /* Analyze the body and frags for a transmit request. */
1607 static unsigned int tile_net_tx_frags(struct frag *frags,
1608                                        struct sk_buff *skb,
1609                                        void *b_data, unsigned int b_len)
1610 {
1611         unsigned int i, n = 0;
1612
1613         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1614
1615         if (b_len != 0) {
1616                 frags[n].buf = b_data;
1617                 frags[n++].length = b_len;
1618         }
1619
1620         for (i = 0; i < sh->nr_frags; i++) {
1621                 skb_frag_t *f = &sh->frags[i];
1622                 frags[n].buf = tile_net_frag_buf(f);
1623                 frags[n++].length = skb_frag_size(f);
1624         }
1625
1626         return n;
1627 }
1628
1629 /* Help the kernel transmit a packet. */
1630 static int tile_net_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1631 {
1632         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1633         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1634         struct tile_net_egress *egress = &egress_for_echannel[priv->echannel];
1635         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
1636         struct tile_net_comps *comps =
1637                 info->comps_for_echannel[priv->echannel];
1638         unsigned int len = skb->len;
1639         unsigned char *data = skb->data;
1640         unsigned int num_edescs;
1641         struct frag frags[MAX_FRAGS];
1642         gxio_mpipe_edesc_t edescs[MAX_FRAGS];
1643         unsigned long irqflags;
1644         gxio_mpipe_edesc_t edesc = { { 0 } };
1645         unsigned int i;
1646         s64 slot;
1647
1648         if (skb_is_gso(skb))
1649                 return tile_net_tx_tso(skb, dev);
1650
1651         num_edescs = tile_net_tx_frags(frags, skb, data, skb_headlen(skb));
1652
1653         /* This is only used to specify the TLB. */
1654         edesc.stack_idx = large_buffer_stack;
1655
1656         /* Prepare the edescs. */
1657         for (i = 0; i < num_edescs; i++) {
1658                 edesc.xfer_size = frags[i].length;
1659                 edesc.va = va_to_tile_io_addr(frags[i].buf);
1660                 edescs[i] = edesc;
1661         }
1662
1663         /* Mark the final edesc. */
1664         edescs[num_edescs - 1].bound = 1;
1665
1666         /* Add checksum info to the initial edesc, if needed. */
1667         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
1668                 unsigned int csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
1669                 edescs[0].csum = 1;
1670                 edescs[0].csum_start = csum_start;
1671                 edescs[0].csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
1672         }
1673
1674         local_irq_save(irqflags);
1675
1676         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
1677         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, comps, equeue, num_edescs);
1678         if (slot < 0) {
1679                 local_irq_restore(irqflags);
1680                 return NETDEV_TX_BUSY;
1681         }
1682
1683         for (i = 0; i < num_edescs; i++)
1684                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edescs[i], slot++);
1685
1686         /* Add a completion record. */
1687         add_comp(equeue, comps, slot - 1, skb);
1688
1689         /* NOTE: Use ETH_ZLEN for short packets (e.g. 42 < 60). */
1690         tile_net_stats_add(1, &priv->stats.tx_packets);
1691         tile_net_stats_add(max_t(unsigned int, len, ETH_ZLEN),
1692                            &priv->stats.tx_bytes);
1693
1694         local_irq_restore(irqflags);
1695
1696         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
1697         tile_net_schedule_egress_timer();
1698
1699         return NETDEV_TX_OK;
1700 }
1701
1702 /* Return subqueue id on this core (one per core). */
1703 static u16 tile_net_select_queue(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
1704 {
1705         return smp_processor_id();
1706 }
1707
1708 /* Deal with a transmit timeout. */
1709 static void tile_net_tx_timeout(struct net_device *dev)
1710 {
1711         int cpu;
1712
1713         for_each_online_cpu(cpu)
1714                 netif_wake_subqueue(dev, cpu);
1715 }
1716
1717 /* Ioctl commands. */
1718 static int tile_net_ioctl(struct net_device *dev, struct ifreq *rq, int cmd)
1719 {
1720         return -EOPNOTSUPP;
1721 }
1722
1723 /* Get system network statistics for device. */
1724 static struct net_device_stats *tile_net_get_stats(struct net_device *dev)
1725 {
1726         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1727         return &priv->stats;
1728 }
1729
1730 /* Change the MTU. */
1731 static int tile_net_change_mtu(struct net_device *dev, int new_mtu)
1732 {
1733         if ((new_mtu < 68) || (new_mtu > 1500))
1734                 return -EINVAL;
1735         dev->mtu = new_mtu;
1736         return 0;
1737 }
1738
1739 /* Change the Ethernet address of the NIC.
1740  *
1741  * The hypervisor driver does not support changing MAC address.  However,
1742  * the hardware does not do anything with the MAC address, so the address
1743  * which gets used on outgoing packets, and which is accepted on incoming
1744  * packets, is completely up to us.
1745  *
1746  * Returns 0 on success, negative on failure.
1747  */
1748 static int tile_net_set_mac_address(struct net_device *dev, void *p)
1749 {
1750         struct sockaddr *addr = p;
1751
1752         if (!is_valid_ether_addr(addr->sa_data))
1753                 return -EINVAL;
1754         memcpy(dev->dev_addr, addr->sa_data, dev->addr_len);
1755         return 0;
1756 }
1757
1758 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
1759 /* Polling 'interrupt' - used by things like netconsole to send skbs
1760  * without having to re-enable interrupts. It's not called while
1761  * the interrupt routine is executing.
1762  */
1763 static void tile_net_netpoll(struct net_device *dev)
1764 {
1765         disable_percpu_irq(ingress_irq);
1766         tile_net_handle_ingress_irq(ingress_irq, NULL);
1767         enable_percpu_irq(ingress_irq, 0);
1768 }
1769 #endif
1770
1771 static const struct net_device_ops tile_net_ops = {
1772         .ndo_open = tile_net_open,
1773         .ndo_stop = tile_net_stop,
1774         .ndo_start_xmit = tile_net_tx,
1775         .ndo_select_queue = tile_net_select_queue,
1776         .ndo_do_ioctl = tile_net_ioctl,
1777         .ndo_get_stats = tile_net_get_stats,
1778         .ndo_change_mtu = tile_net_change_mtu,
1779         .ndo_tx_timeout = tile_net_tx_timeout,
1780         .ndo_set_mac_address = tile_net_set_mac_address,
1781 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
1782         .ndo_poll_controller = tile_net_netpoll,
1783 #endif
1784 };
1785
1786 /* The setup function.
1787  *
1788  * This uses ether_setup() to assign various fields in dev, including
1789  * setting IFF_BROADCAST and IFF_MULTICAST, then sets some extra fields.
1790  */
1791 static void tile_net_setup(struct net_device *dev)
1792 {
1793         ether_setup(dev);
1794         dev->netdev_ops = &tile_net_ops;
1795         dev->watchdog_timeo = TILE_NET_TIMEOUT;
1796         dev->features |= NETIF_F_LLTX;
1797         dev->features |= NETIF_F_HW_CSUM;
1798         dev->features |= NETIF_F_SG;
1799         dev->features |= NETIF_F_TSO;
1800         dev->mtu = 1500;
1801 }
1802
1803 /* Allocate the device structure, register the device, and obtain the
1804  * MAC address from the hypervisor.
1805  */
1806 static void tile_net_dev_init(const char *name, const uint8_t *mac)
1807 {
1808         int ret;
1809         int i;
1810         int nz_addr = 0;
1811         struct net_device *dev;
1812         struct tile_net_priv *priv;
1813
1814         /* HACK: Ignore "loop" links. */
1815         if (strncmp(name, "loop", 4) == 0)
1816                 return;
1817
1818         /* Allocate the device structure.  Normally, "name" is a
1819          * template, instantiated by register_netdev(), but not for us.
1820          */
1821         dev = alloc_netdev_mqs(sizeof(*priv), name, tile_net_setup,
1822                                NR_CPUS, 1);
1823         if (!dev) {
1824                 pr_err("alloc_netdev_mqs(%s) failed\n", name);
1825                 return;
1826         }
1827
1828         /* Initialize "priv". */
1829         priv = netdev_priv(dev);
1830         memset(priv, 0, sizeof(*priv));
1831         priv->dev = dev;
1832         priv->channel = -1;
1833         priv->loopify_channel = -1;
1834         priv->echannel = -1;
1835
1836         /* Get the MAC address and set it in the device struct; this must
1837          * be done before the device is opened.  If the MAC is all zeroes,
1838          * we use a random address, since we're probably on the simulator.
1839          */
1840         for (i = 0; i < 6; i++)
1841                 nz_addr |= mac[i];
1842
1843         if (nz_addr) {
1844                 memcpy(dev->dev_addr, mac, 6);
1845                 dev->addr_len = 6;
1846         } else {
1847                 random_ether_addr(dev->dev_addr);
1848         }
1849
1850         /* Register the network device. */
1851         ret = register_netdev(dev);
1852         if (ret) {
1853                 netdev_err(dev, "register_netdev failed %d\n", ret);
1854                 free_netdev(dev);
1855                 return;
1856         }
1857 }
1858
1859 /* Per-cpu module initialization. */
1860 static void tile_net_init_module_percpu(void *unused)
1861 {
1862         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1863         int my_cpu = smp_processor_id();
1864
1865         info->has_iqueue = false;
1866
1867         info->my_cpu = my_cpu;
1868
1869         /* Initialize the egress timer. */
1870         hrtimer_init(&info->egress_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
1871         info->egress_timer.function = tile_net_handle_egress_timer;
1872 }
1873
1874 /* Module initialization. */
1875 static int __init tile_net_init_module(void)
1876 {
1877         int i;
1878         char name[GXIO_MPIPE_LINK_NAME_LEN];
1879         uint8_t mac[6];
1880
1881         pr_info("Tilera Network Driver\n");
1882
1883         mutex_init(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1884
1885         /* Initialize each CPU. */
1886         on_each_cpu(tile_net_init_module_percpu, NULL, 1);
1887
1888         /* Find out what devices we have, and initialize them. */
1889         for (i = 0; gxio_mpipe_link_enumerate_mac(i, name, mac) >= 0; i++)
1890                 tile_net_dev_init(name, mac);
1891
1892         if (!network_cpus_init())
1893                 network_cpus_map = *cpu_online_mask;
1894
1895         return 0;
1896 }
1897
1898 module_init(tile_net_init_module);