tile_net: Always enable PTP clock support on TILE-Gx
[linux-drm-fsl-dcu.git] / 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/ipv6.h>
40 #include <linux/tcp.h>
41 #include <linux/net_tstamp.h>
42 #include <linux/ptp_clock_kernel.h>
43
44 #include <asm/checksum.h>
45 #include <asm/homecache.h>
46 #include <gxio/mpipe.h>
47 #include <arch/sim.h>
48
49 /* Default transmit lockup timeout period, in jiffies. */
50 #define TILE_NET_TIMEOUT (5 * HZ)
51
52 /* The maximum number of distinct channels (idesc.channel is 5 bits). */
53 #define TILE_NET_CHANNELS 32
54
55 /* Maximum number of idescs to handle per "poll". */
56 #define TILE_NET_BATCH 128
57
58 /* Maximum number of packets to handle per "poll". */
59 #define TILE_NET_WEIGHT 64
60
61 /* Number of entries in each iqueue. */
62 #define IQUEUE_ENTRIES 512
63
64 /* Number of entries in each equeue. */
65 #define EQUEUE_ENTRIES 2048
66
67 /* Total header bytes per equeue slot.  Must be big enough for 2 bytes
68  * of NET_IP_ALIGN alignment, plus 14 bytes (?) of L2 header, plus up to
69  * 60 bytes of actual TCP header.  We round up to align to cache lines.
70  */
71 #define HEADER_BYTES 128
72
73 /* Maximum completions per cpu per device (must be a power of two).
74  * ISSUE: What is the right number here?  If this is too small, then
75  * egress might block waiting for free space in a completions array.
76  * ISSUE: At the least, allocate these only for initialized echannels.
77  */
78 #define TILE_NET_MAX_COMPS 64
79
80 #define MAX_FRAGS (MAX_SKB_FRAGS + 1)
81
82 /* The "kinds" of buffer stacks (small/large/jumbo). */
83 #define MAX_KINDS 3
84
85 /* Size of completions data to allocate.
86  * ISSUE: Probably more than needed since we don't use all the channels.
87  */
88 #define COMPS_SIZE (TILE_NET_CHANNELS * sizeof(struct tile_net_comps))
89
90 /* Size of NotifRing data to allocate. */
91 #define NOTIF_RING_SIZE (IQUEUE_ENTRIES * sizeof(gxio_mpipe_idesc_t))
92
93 /* Timeout to wake the per-device TX timer after we stop the queue.
94  * We don't want the timeout too short (adds overhead, and might end
95  * up causing stop/wake/stop/wake cycles) or too long (affects performance).
96  * For the 10 Gb NIC, 30 usec means roughly 30+ 1500-byte packets.
97  */
98 #define TX_TIMER_DELAY_USEC 30
99
100 /* Timeout to wake the per-cpu egress timer to free completions. */
101 #define EGRESS_TIMER_DELAY_USEC 1000
102
103 MODULE_AUTHOR("Tilera Corporation");
104 MODULE_LICENSE("GPL");
105
106 /* A "packet fragment" (a chunk of memory). */
107 struct frag {
108         void *buf;
109         size_t length;
110 };
111
112 /* A single completion. */
113 struct tile_net_comp {
114         /* The "complete_count" when the completion will be complete. */
115         s64 when;
116         /* The buffer to be freed when the completion is complete. */
117         struct sk_buff *skb;
118 };
119
120 /* The completions for a given cpu and echannel. */
121 struct tile_net_comps {
122         /* The completions. */
123         struct tile_net_comp comp_queue[TILE_NET_MAX_COMPS];
124         /* The number of completions used. */
125         unsigned long comp_next;
126         /* The number of completions freed. */
127         unsigned long comp_last;
128 };
129
130 /* The transmit wake timer for a given cpu and echannel. */
131 struct tile_net_tx_wake {
132         int tx_queue_idx;
133         struct hrtimer timer;
134         struct net_device *dev;
135 };
136
137 /* Info for a specific cpu. */
138 struct tile_net_info {
139         /* Our cpu. */
140         int my_cpu;
141         /* A timer for handling egress completions. */
142         struct hrtimer egress_timer;
143         /* True if "egress_timer" is scheduled. */
144         bool egress_timer_scheduled;
145         struct info_mpipe {
146                 /* Packet queue. */
147                 gxio_mpipe_iqueue_t iqueue;
148                 /* The NAPI struct. */
149                 struct napi_struct napi;
150                 /* Number of buffers (by kind) which must still be provided. */
151                 unsigned int num_needed_buffers[MAX_KINDS];
152                 /* instance id. */
153                 int instance;
154                 /* True if iqueue is valid. */
155                 bool has_iqueue;
156                 /* NAPI flags. */
157                 bool napi_added;
158                 bool napi_enabled;
159                 /* Comps for each egress channel. */
160                 struct tile_net_comps *comps_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
161                 /* Transmit wake timer for each egress channel. */
162                 struct tile_net_tx_wake tx_wake[TILE_NET_CHANNELS];
163         } mpipe[NR_MPIPE_MAX];
164 };
165
166 /* Info for egress on a particular egress channel. */
167 struct tile_net_egress {
168         /* The "equeue". */
169         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
170         /* The headers for TSO. */
171         unsigned char *headers;
172 };
173
174 /* Info for a specific device. */
175 struct tile_net_priv {
176         /* Our network device. */
177         struct net_device *dev;
178         /* The primary link. */
179         gxio_mpipe_link_t link;
180         /* The primary channel, if open, else -1. */
181         int channel;
182         /* The "loopify" egress link, if needed. */
183         gxio_mpipe_link_t loopify_link;
184         /* The "loopify" egress channel, if open, else -1. */
185         int loopify_channel;
186         /* The egress channel (channel or loopify_channel). */
187         int echannel;
188         /* mPIPE instance, 0 or 1. */
189         int instance;
190         /* The timestamp config. */
191         struct hwtstamp_config stamp_cfg;
192 };
193
194 static struct mpipe_data {
195         /* The ingress irq. */
196         int ingress_irq;
197
198         /* The "context" for all devices. */
199         gxio_mpipe_context_t context;
200
201         /* Egress info, indexed by "priv->echannel"
202          * (lazily created as needed).
203          */
204         struct tile_net_egress
205         egress_for_echannel[TILE_NET_CHANNELS];
206
207         /* Devices currently associated with each channel.
208          * NOTE: The array entry can become NULL after ifconfig down, but
209          * we do not free the underlying net_device structures, so it is
210          * safe to use a pointer after reading it from this array.
211          */
212         struct net_device
213         *tile_net_devs_for_channel[TILE_NET_CHANNELS];
214
215         /* The actual memory allocated for the buffer stacks. */
216         void *buffer_stack_vas[MAX_KINDS];
217
218         /* The amount of memory allocated for each buffer stack. */
219         size_t buffer_stack_bytes[MAX_KINDS];
220
221         /* The first buffer stack index
222          * (small = +0, large = +1, jumbo = +2).
223          */
224         int first_buffer_stack;
225
226         /* The buckets. */
227         int first_bucket;
228         int num_buckets;
229
230         /* PTP-specific data. */
231         struct ptp_clock *ptp_clock;
232         struct ptp_clock_info caps;
233
234         /* Lock for ptp accessors. */
235         struct mutex ptp_lock;
236
237 } mpipe_data[NR_MPIPE_MAX] = {
238         [0 ... (NR_MPIPE_MAX - 1)] {
239                 .ingress_irq = -1,
240                 .first_buffer_stack = -1,
241                 .first_bucket = -1,
242                 .num_buckets = 1
243         }
244 };
245
246 /* A mutex for "tile_net_devs_for_channel". */
247 static DEFINE_MUTEX(tile_net_devs_for_channel_mutex);
248
249 /* The per-cpu info. */
250 static DEFINE_PER_CPU(struct tile_net_info, per_cpu_info);
251
252
253 /* The buffer size enums for each buffer stack.
254  * See arch/tile/include/gxio/mpipe.h for the set of possible values.
255  * We avoid the "10384" size because it can induce "false chaining"
256  * on "cut-through" jumbo packets.
257  */
258 static gxio_mpipe_buffer_size_enum_t buffer_size_enums[MAX_KINDS] = {
259         GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_128,
260         GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_1664,
261         GXIO_MPIPE_BUFFER_SIZE_16384
262 };
263
264 /* Text value of tile_net.cpus if passed as a module parameter. */
265 static char *network_cpus_string;
266
267 /* The actual cpus in "network_cpus". */
268 static struct cpumask network_cpus_map;
269
270 /* If "tile_net.loopify=LINK" was specified, this is "LINK". */
271 static char *loopify_link_name;
272
273 /* If "tile_net.custom" was specified, this is true. */
274 static bool custom_flag;
275
276 /* If "tile_net.jumbo=NUM" was specified, this is "NUM". */
277 static uint jumbo_num;
278
279 /* Obtain mpipe instance from struct tile_net_priv given struct net_device. */
280 static inline int mpipe_instance(struct net_device *dev)
281 {
282         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
283         return priv->instance;
284 }
285
286 /* The "tile_net.cpus" argument specifies the cpus that are dedicated
287  * to handle ingress packets.
288  *
289  * The parameter should be in the form "tile_net.cpus=m-n[,x-y]", where
290  * m, n, x, y are integer numbers that represent the cpus that can be
291  * neither a dedicated cpu nor a dataplane cpu.
292  */
293 static bool network_cpus_init(void)
294 {
295         char buf[1024];
296         int rc;
297
298         if (network_cpus_string == NULL)
299                 return false;
300
301         rc = cpulist_parse_crop(network_cpus_string, &network_cpus_map);
302         if (rc != 0) {
303                 pr_warn("tile_net.cpus=%s: malformed cpu list\n",
304                         network_cpus_string);
305                 return false;
306         }
307
308         /* Remove dedicated cpus. */
309         cpumask_and(&network_cpus_map, &network_cpus_map, cpu_possible_mask);
310
311         if (cpumask_empty(&network_cpus_map)) {
312                 pr_warn("Ignoring empty tile_net.cpus='%s'.\n",
313                         network_cpus_string);
314                 return false;
315         }
316
317         cpulist_scnprintf(buf, sizeof(buf), &network_cpus_map);
318         pr_info("Linux network CPUs: %s\n", buf);
319         return true;
320 }
321
322 module_param_named(cpus, network_cpus_string, charp, 0444);
323 MODULE_PARM_DESC(cpus, "cpulist of cores that handle network interrupts");
324
325 /* The "tile_net.loopify=LINK" argument causes the named device to
326  * actually use "loop0" for ingress, and "loop1" for egress.  This
327  * allows an app to sit between the actual link and linux, passing
328  * (some) packets along to linux, and forwarding (some) packets sent
329  * out by linux.
330  */
331 module_param_named(loopify, loopify_link_name, charp, 0444);
332 MODULE_PARM_DESC(loopify, "name the device to use loop0/1 for ingress/egress");
333
334 /* The "tile_net.custom" argument causes us to ignore the "conventional"
335  * classifier metadata, in particular, the "l2_offset".
336  */
337 module_param_named(custom, custom_flag, bool, 0444);
338 MODULE_PARM_DESC(custom, "indicates a (heavily) customized classifier");
339
340 /* The "tile_net.jumbo" argument causes us to support "jumbo" packets,
341  * and to allocate the given number of "jumbo" buffers.
342  */
343 module_param_named(jumbo, jumbo_num, uint, 0444);
344 MODULE_PARM_DESC(jumbo, "the number of buffers to support jumbo packets");
345
346 /* Atomically update a statistics field.
347  * Note that on TILE-Gx, this operation is fire-and-forget on the
348  * issuing core (single-cycle dispatch) and takes only a few cycles
349  * longer than a regular store when the request reaches the home cache.
350  * No expensive bus management overhead is required.
351  */
352 static void tile_net_stats_add(unsigned long value, unsigned long *field)
353 {
354         BUILD_BUG_ON(sizeof(atomic_long_t) != sizeof(unsigned long));
355         atomic_long_add(value, (atomic_long_t *)field);
356 }
357
358 /* Allocate and push a buffer. */
359 static bool tile_net_provide_buffer(int instance, int kind)
360 {
361         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
362         gxio_mpipe_buffer_size_enum_t bse = buffer_size_enums[kind];
363         size_t bs = gxio_mpipe_buffer_size_enum_to_buffer_size(bse);
364         const unsigned long buffer_alignment = 128;
365         struct sk_buff *skb;
366         int len;
367
368         len = sizeof(struct sk_buff **) + buffer_alignment + bs;
369         skb = dev_alloc_skb(len);
370         if (skb == NULL)
371                 return false;
372
373         /* Make room for a back-pointer to 'skb' and guarantee alignment. */
374         skb_reserve(skb, sizeof(struct sk_buff **));
375         skb_reserve(skb, -(long)skb->data & (buffer_alignment - 1));
376
377         /* Save a back-pointer to 'skb'. */
378         *(struct sk_buff **)(skb->data - sizeof(struct sk_buff **)) = skb;
379
380         /* Make sure "skb" and the back-pointer have been flushed. */
381         wmb();
382
383         gxio_mpipe_push_buffer(&md->context, md->first_buffer_stack + kind,
384                                (void *)va_to_tile_io_addr(skb->data));
385
386         return true;
387 }
388
389 /* Convert a raw mpipe buffer to its matching skb pointer. */
390 static struct sk_buff *mpipe_buf_to_skb(void *va)
391 {
392         /* Acquire the associated "skb". */
393         struct sk_buff **skb_ptr = va - sizeof(*skb_ptr);
394         struct sk_buff *skb = *skb_ptr;
395
396         /* Paranoia. */
397         if (skb->data != va) {
398                 /* Panic here since there's a reasonable chance
399                  * that corrupt buffers means generic memory
400                  * corruption, with unpredictable system effects.
401                  */
402                 panic("Corrupt linux buffer! va=%p, skb=%p, skb->data=%p",
403                       va, skb, skb->data);
404         }
405
406         return skb;
407 }
408
409 static void tile_net_pop_all_buffers(int instance, int stack)
410 {
411         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
412
413         for (;;) {
414                 tile_io_addr_t addr =
415                         (tile_io_addr_t)gxio_mpipe_pop_buffer(&md->context,
416                                                               stack);
417                 if (addr == 0)
418                         break;
419                 dev_kfree_skb_irq(mpipe_buf_to_skb(tile_io_addr_to_va(addr)));
420         }
421 }
422
423 /* Provide linux buffers to mPIPE. */
424 static void tile_net_provide_needed_buffers(void)
425 {
426         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
427         int instance, kind;
428         for (instance = 0; instance < NR_MPIPE_MAX &&
429                      info->mpipe[instance].has_iqueue; instance++)      {
430                 for (kind = 0; kind < MAX_KINDS; kind++) {
431                         while (info->mpipe[instance].num_needed_buffers[kind]
432                                != 0) {
433                                 if (!tile_net_provide_buffer(instance, kind)) {
434                                         pr_notice("Tile %d still needs"
435                                                   " some buffers\n",
436                                                   info->my_cpu);
437                                         return;
438                                 }
439                                 info->mpipe[instance].
440                                         num_needed_buffers[kind]--;
441                         }
442                 }
443         }
444 }
445
446 /* Get RX timestamp, and store it in the skb. */
447 static void tile_rx_timestamp(struct tile_net_priv *priv, struct sk_buff *skb,
448                               gxio_mpipe_idesc_t *idesc)
449 {
450         if (unlikely(priv->stamp_cfg.rx_filter != HWTSTAMP_FILTER_NONE)) {
451                 struct skb_shared_hwtstamps *shhwtstamps = skb_hwtstamps(skb);
452                 memset(shhwtstamps, 0, sizeof(*shhwtstamps));
453                 shhwtstamps->hwtstamp = ktime_set(idesc->time_stamp_sec,
454                                                   idesc->time_stamp_ns);
455         }
456 }
457
458 /* Get TX timestamp, and store it in the skb. */
459 static void tile_tx_timestamp(struct sk_buff *skb, int instance)
460 {
461         struct skb_shared_info *shtx = skb_shinfo(skb);
462         if (unlikely((shtx->tx_flags & SKBTX_HW_TSTAMP) != 0)) {
463                 struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
464                 struct skb_shared_hwtstamps shhwtstamps;
465                 struct timespec ts;
466
467                 shtx->tx_flags |= SKBTX_IN_PROGRESS;
468                 gxio_mpipe_get_timestamp(&md->context, &ts);
469                 memset(&shhwtstamps, 0, sizeof(shhwtstamps));
470                 shhwtstamps.hwtstamp = ktime_set(ts.tv_sec, ts.tv_nsec);
471                 skb_tstamp_tx(skb, &shhwtstamps);
472         }
473 }
474
475 /* Use ioctl() to enable or disable TX or RX timestamping. */
476 static int tile_hwtstamp_set(struct net_device *dev, struct ifreq *rq)
477 {
478         struct hwtstamp_config config;
479         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
480
481         if (copy_from_user(&config, rq->ifr_data, sizeof(config)))
482                 return -EFAULT;
483
484         if (config.flags)  /* reserved for future extensions */
485                 return -EINVAL;
486
487         switch (config.tx_type) {
488         case HWTSTAMP_TX_OFF:
489         case HWTSTAMP_TX_ON:
490                 break;
491         default:
492                 return -ERANGE;
493         }
494
495         switch (config.rx_filter) {
496         case HWTSTAMP_FILTER_NONE:
497                 break;
498         case HWTSTAMP_FILTER_ALL:
499         case HWTSTAMP_FILTER_SOME:
500         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_EVENT:
501         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_SYNC:
502         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_DELAY_REQ:
503         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_EVENT:
504         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_SYNC:
505         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_DELAY_REQ:
506         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_EVENT:
507         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_SYNC:
508         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_DELAY_REQ:
509         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_EVENT:
510         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_SYNC:
511         case HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_DELAY_REQ:
512                 config.rx_filter = HWTSTAMP_FILTER_ALL;
513                 break;
514         default:
515                 return -ERANGE;
516         }
517
518         if (copy_to_user(rq->ifr_data, &config, sizeof(config)))
519                 return -EFAULT;
520
521         priv->stamp_cfg = config;
522         return 0;
523 }
524
525 static int tile_hwtstamp_get(struct net_device *dev, struct ifreq *rq)
526 {
527         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
528
529         if (copy_to_user(rq->ifr_data, &priv->stamp_cfg,
530                          sizeof(priv->stamp_cfg)))
531                 return -EFAULT;
532
533         return 0;
534 }
535
536 static inline bool filter_packet(struct net_device *dev, void *buf)
537 {
538         /* Filter packets received before we're up. */
539         if (dev == NULL || !(dev->flags & IFF_UP))
540                 return true;
541
542         /* Filter out packets that aren't for us. */
543         if (!(dev->flags & IFF_PROMISC) &&
544             !is_multicast_ether_addr(buf) &&
545             !ether_addr_equal(dev->dev_addr, buf))
546                 return true;
547
548         return false;
549 }
550
551 static void tile_net_receive_skb(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb,
552                                  gxio_mpipe_idesc_t *idesc, unsigned long len)
553 {
554         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
555         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
556         int instance = priv->instance;
557
558         /* Encode the actual packet length. */
559         skb_put(skb, len);
560
561         skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
562
563         /* Acknowledge "good" hardware checksums. */
564         if (idesc->cs && idesc->csum_seed_val == 0xFFFF)
565                 skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY;
566
567         /* Get RX timestamp from idesc. */
568         tile_rx_timestamp(priv, skb, idesc);
569
570         napi_gro_receive(&info->mpipe[instance].napi, skb);
571
572         /* Update stats. */
573         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.rx_packets);
574         tile_net_stats_add(len, &dev->stats.rx_bytes);
575
576         /* Need a new buffer. */
577         if (idesc->size == buffer_size_enums[0])
578                 info->mpipe[instance].num_needed_buffers[0]++;
579         else if (idesc->size == buffer_size_enums[1])
580                 info->mpipe[instance].num_needed_buffers[1]++;
581         else
582                 info->mpipe[instance].num_needed_buffers[2]++;
583 }
584
585 /* Handle a packet.  Return true if "processed", false if "filtered". */
586 static bool tile_net_handle_packet(int instance, gxio_mpipe_idesc_t *idesc)
587 {
588         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
589         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
590         struct net_device *dev = md->tile_net_devs_for_channel[idesc->channel];
591         uint8_t l2_offset;
592         void *va;
593         void *buf;
594         unsigned long len;
595         bool filter;
596
597         /* Drop packets for which no buffer was available (which can
598          * happen under heavy load), or for which the me/tr/ce flags
599          * are set (which can happen for jumbo cut-through packets,
600          * or with a customized classifier).
601          */
602         if (idesc->be || idesc->me || idesc->tr || idesc->ce) {
603                 if (dev)
604                         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.rx_errors);
605                 goto drop;
606         }
607
608         /* Get the "l2_offset", if allowed. */
609         l2_offset = custom_flag ? 0 : gxio_mpipe_idesc_get_l2_offset(idesc);
610
611         /* Get the VA (including NET_IP_ALIGN bytes of "headroom"). */
612         va = tile_io_addr_to_va((unsigned long)idesc->va);
613
614         /* Get the actual packet start/length. */
615         buf = va + l2_offset;
616         len = idesc->l2_size - l2_offset;
617
618         /* Point "va" at the raw buffer. */
619         va -= NET_IP_ALIGN;
620
621         filter = filter_packet(dev, buf);
622         if (filter) {
623                 if (dev)
624                         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.rx_dropped);
625 drop:
626                 gxio_mpipe_iqueue_drop(&info->mpipe[instance].iqueue, idesc);
627         } else {
628                 struct sk_buff *skb = mpipe_buf_to_skb(va);
629
630                 /* Skip headroom, and any custom header. */
631                 skb_reserve(skb, NET_IP_ALIGN + l2_offset);
632
633                 tile_net_receive_skb(dev, skb, idesc, len);
634         }
635
636         gxio_mpipe_iqueue_consume(&info->mpipe[instance].iqueue, idesc);
637         return !filter;
638 }
639
640 /* Handle some packets for the current CPU.
641  *
642  * This function handles up to TILE_NET_BATCH idescs per call.
643  *
644  * ISSUE: Since we do not provide new buffers until this function is
645  * complete, we must initially provide enough buffers for each network
646  * cpu to fill its iqueue and also its batched idescs.
647  *
648  * ISSUE: The "rotting packet" race condition occurs if a packet
649  * arrives after the queue appears to be empty, and before the
650  * hypervisor interrupt is re-enabled.
651  */
652 static int tile_net_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
653 {
654         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
655         unsigned int work = 0;
656         gxio_mpipe_idesc_t *idesc;
657         int instance, i, n;
658         struct mpipe_data *md;
659         struct info_mpipe *info_mpipe =
660                 container_of(napi, struct info_mpipe, napi);
661
662         instance = info_mpipe->instance;
663         while ((n = gxio_mpipe_iqueue_try_peek(
664                         &info_mpipe->iqueue,
665                         &idesc)) > 0) {
666                 for (i = 0; i < n; i++) {
667                         if (i == TILE_NET_BATCH)
668                                 goto done;
669                         if (tile_net_handle_packet(instance,
670                                                    idesc + i)) {
671                                 if (++work >= budget)
672                                         goto done;
673                         }
674                 }
675         }
676
677         /* There are no packets left. */
678         napi_complete(&info_mpipe->napi);
679
680         md = &mpipe_data[instance];
681         /* Re-enable hypervisor interrupts. */
682         gxio_mpipe_enable_notif_ring_interrupt(
683                 &md->context, info->mpipe[instance].iqueue.ring);
684
685         /* HACK: Avoid the "rotting packet" problem. */
686         if (gxio_mpipe_iqueue_try_peek(&info_mpipe->iqueue, &idesc) > 0)
687                 napi_schedule(&info_mpipe->napi);
688
689         /* ISSUE: Handle completions? */
690
691 done:
692         tile_net_provide_needed_buffers();
693
694         return work;
695 }
696
697 /* Handle an ingress interrupt from an instance on the current cpu. */
698 static irqreturn_t tile_net_handle_ingress_irq(int irq, void *id)
699 {
700         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
701         napi_schedule(&info->mpipe[(uint64_t)id].napi);
702         return IRQ_HANDLED;
703 }
704
705 /* Free some completions.  This must be called with interrupts blocked. */
706 static int tile_net_free_comps(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
707                                 struct tile_net_comps *comps,
708                                 int limit, bool force_update)
709 {
710         int n = 0;
711         while (comps->comp_last < comps->comp_next) {
712                 unsigned int cid = comps->comp_last % TILE_NET_MAX_COMPS;
713                 struct tile_net_comp *comp = &comps->comp_queue[cid];
714                 if (!gxio_mpipe_equeue_is_complete(equeue, comp->when,
715                                                    force_update || n == 0))
716                         break;
717                 dev_kfree_skb_irq(comp->skb);
718                 comps->comp_last++;
719                 if (++n == limit)
720                         break;
721         }
722         return n;
723 }
724
725 /* Add a completion.  This must be called with interrupts blocked.
726  * tile_net_equeue_try_reserve() will have ensured a free completion entry.
727  */
728 static void add_comp(gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
729                      struct tile_net_comps *comps,
730                      uint64_t when, struct sk_buff *skb)
731 {
732         int cid = comps->comp_next % TILE_NET_MAX_COMPS;
733         comps->comp_queue[cid].when = when;
734         comps->comp_queue[cid].skb = skb;
735         comps->comp_next++;
736 }
737
738 static void tile_net_schedule_tx_wake_timer(struct net_device *dev,
739                                             int tx_queue_idx)
740 {
741         struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, tx_queue_idx);
742         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
743         int instance = priv->instance;
744         struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
745                 &info->mpipe[instance].tx_wake[priv->echannel];
746
747         hrtimer_start(&tx_wake->timer,
748                       ktime_set(0, TX_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
749                       HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
750 }
751
752 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_tx_wake_timer(struct hrtimer *t)
753 {
754         struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
755                 container_of(t, struct tile_net_tx_wake, timer);
756         netif_wake_subqueue(tx_wake->dev, tx_wake->tx_queue_idx);
757         return HRTIMER_NORESTART;
758 }
759
760 /* Make sure the egress timer is scheduled. */
761 static void tile_net_schedule_egress_timer(void)
762 {
763         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
764
765         if (!info->egress_timer_scheduled) {
766                 hrtimer_start(&info->egress_timer,
767                               ktime_set(0, EGRESS_TIMER_DELAY_USEC * 1000UL),
768                               HRTIMER_MODE_REL_PINNED);
769                 info->egress_timer_scheduled = true;
770         }
771 }
772
773 /* The "function" for "info->egress_timer".
774  *
775  * This timer will reschedule itself as long as there are any pending
776  * completions expected for this tile.
777  */
778 static enum hrtimer_restart tile_net_handle_egress_timer(struct hrtimer *t)
779 {
780         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
781         unsigned long irqflags;
782         bool pending = false;
783         int i, instance;
784
785         local_irq_save(irqflags);
786
787         /* The timer is no longer scheduled. */
788         info->egress_timer_scheduled = false;
789
790         /* Free all possible comps for this tile. */
791         for (instance = 0; instance < NR_MPIPE_MAX &&
792                      info->mpipe[instance].has_iqueue; instance++) {
793                 for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++) {
794                         struct tile_net_egress *egress =
795                                 &mpipe_data[instance].egress_for_echannel[i];
796                         struct tile_net_comps *comps =
797                                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[i];
798                         if (!egress || comps->comp_last >= comps->comp_next)
799                                 continue;
800                         tile_net_free_comps(egress->equeue, comps, -1, true);
801                         pending = pending ||
802                                 (comps->comp_last < comps->comp_next);
803                 }
804         }
805
806         /* Reschedule timer if needed. */
807         if (pending)
808                 tile_net_schedule_egress_timer();
809
810         local_irq_restore(irqflags);
811
812         return HRTIMER_NORESTART;
813 }
814
815 /* PTP clock operations. */
816
817 static int ptp_mpipe_adjfreq(struct ptp_clock_info *ptp, s32 ppb)
818 {
819         int ret = 0;
820         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
821         mutex_lock(&md->ptp_lock);
822         if (gxio_mpipe_adjust_timestamp_freq(&md->context, ppb))
823                 ret = -EINVAL;
824         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
825         return ret;
826 }
827
828 static int ptp_mpipe_adjtime(struct ptp_clock_info *ptp, s64 delta)
829 {
830         int ret = 0;
831         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
832         mutex_lock(&md->ptp_lock);
833         if (gxio_mpipe_adjust_timestamp(&md->context, delta))
834                 ret = -EBUSY;
835         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
836         return ret;
837 }
838
839 static int ptp_mpipe_gettime(struct ptp_clock_info *ptp, struct timespec *ts)
840 {
841         int ret = 0;
842         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
843         mutex_lock(&md->ptp_lock);
844         if (gxio_mpipe_get_timestamp(&md->context, ts))
845                 ret = -EBUSY;
846         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
847         return ret;
848 }
849
850 static int ptp_mpipe_settime(struct ptp_clock_info *ptp,
851                              const struct timespec *ts)
852 {
853         int ret = 0;
854         struct mpipe_data *md = container_of(ptp, struct mpipe_data, caps);
855         mutex_lock(&md->ptp_lock);
856         if (gxio_mpipe_set_timestamp(&md->context, ts))
857                 ret = -EBUSY;
858         mutex_unlock(&md->ptp_lock);
859         return ret;
860 }
861
862 static int ptp_mpipe_enable(struct ptp_clock_info *ptp,
863                             struct ptp_clock_request *request, int on)
864 {
865         return -EOPNOTSUPP;
866 }
867
868 static struct ptp_clock_info ptp_mpipe_caps = {
869         .owner          = THIS_MODULE,
870         .name           = "mPIPE clock",
871         .max_adj        = 999999999,
872         .n_ext_ts       = 0,
873         .pps            = 0,
874         .adjfreq        = ptp_mpipe_adjfreq,
875         .adjtime        = ptp_mpipe_adjtime,
876         .gettime        = ptp_mpipe_gettime,
877         .settime        = ptp_mpipe_settime,
878         .enable         = ptp_mpipe_enable,
879 };
880
881 /* Sync mPIPE's timestamp up with Linux system time and register PTP clock. */
882 static void register_ptp_clock(struct net_device *dev, struct mpipe_data *md)
883 {
884         struct timespec ts;
885
886         getnstimeofday(&ts);
887         gxio_mpipe_set_timestamp(&md->context, &ts);
888
889         mutex_init(&md->ptp_lock);
890         md->caps = ptp_mpipe_caps;
891         md->ptp_clock = ptp_clock_register(&md->caps, NULL);
892         if (IS_ERR(md->ptp_clock))
893                 netdev_err(dev, "ptp_clock_register failed %ld\n",
894                            PTR_ERR(md->ptp_clock));
895 }
896
897 /* Initialize PTP fields in a new device. */
898 static void init_ptp_dev(struct tile_net_priv *priv)
899 {
900         priv->stamp_cfg.rx_filter = HWTSTAMP_FILTER_NONE;
901         priv->stamp_cfg.tx_type = HWTSTAMP_TX_OFF;
902 }
903
904 /* Helper functions for "tile_net_update()". */
905 static void enable_ingress_irq(void *irq)
906 {
907         enable_percpu_irq((long)irq, 0);
908 }
909
910 static void disable_ingress_irq(void *irq)
911 {
912         disable_percpu_irq((long)irq);
913 }
914
915 /* Helper function for tile_net_open() and tile_net_stop().
916  * Always called under tile_net_devs_for_channel_mutex.
917  */
918 static int tile_net_update(struct net_device *dev)
919 {
920         static gxio_mpipe_rules_t rules;  /* too big to fit on the stack */
921         bool saw_channel = false;
922         int instance = mpipe_instance(dev);
923         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
924         int channel;
925         int rc;
926         int cpu;
927
928         saw_channel = false;
929         gxio_mpipe_rules_init(&rules, &md->context);
930
931         for (channel = 0; channel < TILE_NET_CHANNELS; channel++) {
932                 if (md->tile_net_devs_for_channel[channel] == NULL)
933                         continue;
934                 if (!saw_channel) {
935                         saw_channel = true;
936                         gxio_mpipe_rules_begin(&rules, md->first_bucket,
937                                                md->num_buckets, NULL);
938                         gxio_mpipe_rules_set_headroom(&rules, NET_IP_ALIGN);
939                 }
940                 gxio_mpipe_rules_add_channel(&rules, channel);
941         }
942
943         /* NOTE: This can fail if there is no classifier.
944          * ISSUE: Can anything else cause it to fail?
945          */
946         rc = gxio_mpipe_rules_commit(&rules);
947         if (rc != 0) {
948                 netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_rules_commit: mpipe[%d] %d\n",
949                             instance, rc);
950                 return -EIO;
951         }
952
953         /* Update all cpus, sequentially (to protect "netif_napi_add()").
954          * We use on_each_cpu to handle the IPI mask or unmask.
955          */
956         if (!saw_channel)
957                 on_each_cpu(disable_ingress_irq,
958                             (void *)(long)(md->ingress_irq), 1);
959         for_each_online_cpu(cpu) {
960                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
961
962                 if (!info->mpipe[instance].has_iqueue)
963                         continue;
964                 if (saw_channel) {
965                         if (!info->mpipe[instance].napi_added) {
966                                 netif_napi_add(dev, &info->mpipe[instance].napi,
967                                                tile_net_poll, TILE_NET_WEIGHT);
968                                 info->mpipe[instance].napi_added = true;
969                         }
970                         if (!info->mpipe[instance].napi_enabled) {
971                                 napi_enable(&info->mpipe[instance].napi);
972                                 info->mpipe[instance].napi_enabled = true;
973                         }
974                 } else {
975                         if (info->mpipe[instance].napi_enabled) {
976                                 napi_disable(&info->mpipe[instance].napi);
977                                 info->mpipe[instance].napi_enabled = false;
978                         }
979                         /* FIXME: Drain the iqueue. */
980                 }
981         }
982         if (saw_channel)
983                 on_each_cpu(enable_ingress_irq,
984                             (void *)(long)(md->ingress_irq), 1);
985
986         /* HACK: Allow packets to flow in the simulator. */
987         if (saw_channel)
988                 sim_enable_mpipe_links(instance, -1);
989
990         return 0;
991 }
992
993 /* Initialize a buffer stack. */
994 static int create_buffer_stack(struct net_device *dev,
995                                int kind, size_t num_buffers)
996 {
997         pte_t hash_pte = pte_set_home((pte_t) { 0 }, PAGE_HOME_HASH);
998         int instance = mpipe_instance(dev);
999         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1000         size_t needed = gxio_mpipe_calc_buffer_stack_bytes(num_buffers);
1001         int stack_idx = md->first_buffer_stack + kind;
1002         void *va;
1003         int i, rc;
1004
1005         /* Round up to 64KB and then use alloc_pages() so we get the
1006          * required 64KB alignment.
1007          */
1008         md->buffer_stack_bytes[kind] =
1009                 ALIGN(needed, 64 * 1024);
1010
1011         va = alloc_pages_exact(md->buffer_stack_bytes[kind], GFP_KERNEL);
1012         if (va == NULL) {
1013                 netdev_err(dev,
1014                            "Could not alloc %zd bytes for buffer stack %d\n",
1015                            md->buffer_stack_bytes[kind], kind);
1016                 return -ENOMEM;
1017         }
1018
1019         /* Initialize the buffer stack. */
1020         rc = gxio_mpipe_init_buffer_stack(&md->context, stack_idx,
1021                                           buffer_size_enums[kind],  va,
1022                                           md->buffer_stack_bytes[kind], 0);
1023         if (rc != 0) {
1024                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_buffer_stack: mpipe[%d] %d\n",
1025                            instance, rc);
1026                 free_pages_exact(va, md->buffer_stack_bytes[kind]);
1027                 return rc;
1028         }
1029
1030         md->buffer_stack_vas[kind] = va;
1031
1032         rc = gxio_mpipe_register_client_memory(&md->context, stack_idx,
1033                                                hash_pte, 0);
1034         if (rc != 0) {
1035                 netdev_err(dev,
1036                            "gxio_mpipe_register_client_memory: mpipe[%d] %d\n",
1037                            instance, rc);
1038                 return rc;
1039         }
1040
1041         /* Provide initial buffers. */
1042         for (i = 0; i < num_buffers; i++) {
1043                 if (!tile_net_provide_buffer(instance, kind)) {
1044                         netdev_err(dev, "Cannot allocate initial sk_bufs!\n");
1045                         return -ENOMEM;
1046                 }
1047         }
1048
1049         return 0;
1050 }
1051
1052 /* Allocate and initialize mpipe buffer stacks, and register them in
1053  * the mPIPE TLBs, for small, large, and (possibly) jumbo packet sizes.
1054  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1055  */
1056 static int init_buffer_stacks(struct net_device *dev,
1057                               int network_cpus_count)
1058 {
1059         int num_kinds = MAX_KINDS - (jumbo_num == 0);
1060         size_t num_buffers;
1061         int rc;
1062         int instance = mpipe_instance(dev);
1063         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1064
1065         /* Allocate the buffer stacks. */
1066         rc = gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks(&md->context, num_kinds, 0, 0);
1067         if (rc < 0) {
1068                 netdev_err(dev,
1069                            "gxio_mpipe_alloc_buffer_stacks: mpipe[%d] %d\n",
1070                            instance, rc);
1071                 return rc;
1072         }
1073         md->first_buffer_stack = rc;
1074
1075         /* Enough small/large buffers to (normally) avoid buffer errors. */
1076         num_buffers =
1077                 network_cpus_count * (IQUEUE_ENTRIES + TILE_NET_BATCH);
1078
1079         /* Allocate the small memory stack. */
1080         if (rc >= 0)
1081                 rc = create_buffer_stack(dev, 0, num_buffers);
1082
1083         /* Allocate the large buffer stack. */
1084         if (rc >= 0)
1085                 rc = create_buffer_stack(dev, 1, num_buffers);
1086
1087         /* Allocate the jumbo buffer stack if needed. */
1088         if (rc >= 0 && jumbo_num != 0)
1089                 rc = create_buffer_stack(dev, 2, jumbo_num);
1090
1091         return rc;
1092 }
1093
1094 /* Allocate per-cpu resources (memory for completions and idescs).
1095  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1096  */
1097 static int alloc_percpu_mpipe_resources(struct net_device *dev,
1098                                         int cpu, int ring)
1099 {
1100         struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1101         int order, i, rc;
1102         int instance = mpipe_instance(dev);
1103         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1104         struct page *page;
1105         void *addr;
1106
1107         /* Allocate the "comps". */
1108         order = get_order(COMPS_SIZE);
1109         page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
1110         if (page == NULL) {
1111                 netdev_err(dev, "Failed to alloc %zd bytes comps memory\n",
1112                            COMPS_SIZE);
1113                 return -ENOMEM;
1114         }
1115         addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
1116         memset(addr, 0, COMPS_SIZE);
1117         for (i = 0; i < TILE_NET_CHANNELS; i++)
1118                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[i] =
1119                         addr + i * sizeof(struct tile_net_comps);
1120
1121         /* If this is a network cpu, create an iqueue. */
1122         if (cpu_isset(cpu, network_cpus_map)) {
1123                 order = get_order(NOTIF_RING_SIZE);
1124                 page = homecache_alloc_pages(GFP_KERNEL, order, cpu);
1125                 if (page == NULL) {
1126                         netdev_err(dev,
1127                                    "Failed to alloc %zd bytes iqueue memory\n",
1128                                    NOTIF_RING_SIZE);
1129                         return -ENOMEM;
1130                 }
1131                 addr = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(page));
1132                 rc = gxio_mpipe_iqueue_init(&info->mpipe[instance].iqueue,
1133                                             &md->context, ring++, addr,
1134                                             NOTIF_RING_SIZE, 0);
1135                 if (rc < 0) {
1136                         netdev_err(dev,
1137                                    "gxio_mpipe_iqueue_init failed: %d\n", rc);
1138                         return rc;
1139                 }
1140                 info->mpipe[instance].has_iqueue = true;
1141         }
1142
1143         return ring;
1144 }
1145
1146 /* Initialize NotifGroup and buckets.
1147  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1148  */
1149 static int init_notif_group_and_buckets(struct net_device *dev,
1150                                         int ring, int network_cpus_count)
1151 {
1152         int group, rc;
1153         int instance = mpipe_instance(dev);
1154         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1155
1156         /* Allocate one NotifGroup. */
1157         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_groups(&md->context, 1, 0, 0);
1158         if (rc < 0) {
1159                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_groups: mpipe[%d] %d\n",
1160                            instance, rc);
1161                 return rc;
1162         }
1163         group = rc;
1164
1165         /* Initialize global num_buckets value. */
1166         if (network_cpus_count > 4)
1167                 md->num_buckets = 256;
1168         else if (network_cpus_count > 1)
1169                 md->num_buckets = 16;
1170
1171         /* Allocate some buckets, and set global first_bucket value. */
1172         rc = gxio_mpipe_alloc_buckets(&md->context, md->num_buckets, 0, 0);
1173         if (rc < 0) {
1174                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_buckets: mpipe[%d] %d\n",
1175                            instance, rc);
1176                 return rc;
1177         }
1178         md->first_bucket = rc;
1179
1180         /* Init group and buckets. */
1181         rc = gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets(
1182                 &md->context, group, ring, network_cpus_count,
1183                 md->first_bucket, md->num_buckets,
1184                 GXIO_MPIPE_BUCKET_STICKY_FLOW_LOCALITY);
1185         if (rc != 0) {
1186                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init_notif_group_and_buckets: "
1187                            "mpipe[%d] %d\n", instance, rc);
1188                 return rc;
1189         }
1190
1191         return 0;
1192 }
1193
1194 /* Create an irq and register it, then activate the irq and request
1195  * interrupts on all cores.  Note that "ingress_irq" being initialized
1196  * is how we know not to call tile_net_init_mpipe() again.
1197  * This routine supports tile_net_init_mpipe(), below.
1198  */
1199 static int tile_net_setup_interrupts(struct net_device *dev)
1200 {
1201         int cpu, rc, irq;
1202         int instance = mpipe_instance(dev);
1203         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1204
1205         irq = md->ingress_irq;
1206         if (irq < 0) {
1207                 irq = create_irq();
1208                 if (irq < 0) {
1209                         netdev_err(dev,
1210                                    "create_irq failed: mpipe[%d] %d\n",
1211                                    instance, irq);
1212                         return irq;
1213                 }
1214                 tile_irq_activate(irq, TILE_IRQ_PERCPU);
1215
1216                 rc = request_irq(irq, tile_net_handle_ingress_irq,
1217                                  0, "tile_net", (void *)((uint64_t)instance));
1218
1219                 if (rc != 0) {
1220                         netdev_err(dev, "request_irq failed: mpipe[%d] %d\n",
1221                                    instance, rc);
1222                         destroy_irq(irq);
1223                         return rc;
1224                 }
1225                 md->ingress_irq = irq;
1226         }
1227
1228         for_each_online_cpu(cpu) {
1229                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1230                 if (info->mpipe[instance].has_iqueue) {
1231                         gxio_mpipe_request_notif_ring_interrupt(&md->context,
1232                                 cpu_x(cpu), cpu_y(cpu), KERNEL_PL, irq,
1233                                 info->mpipe[instance].iqueue.ring);
1234                 }
1235         }
1236
1237         return 0;
1238 }
1239
1240 /* Undo any state set up partially by a failed call to tile_net_init_mpipe. */
1241 static void tile_net_init_mpipe_fail(int instance)
1242 {
1243         int kind, cpu;
1244         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1245
1246         /* Do cleanups that require the mpipe context first. */
1247         for (kind = 0; kind < MAX_KINDS; kind++) {
1248                 if (md->buffer_stack_vas[kind] != NULL) {
1249                         tile_net_pop_all_buffers(instance,
1250                                                  md->first_buffer_stack +
1251                                                  kind);
1252                 }
1253         }
1254
1255         /* Destroy mpipe context so the hardware no longer owns any memory. */
1256         gxio_mpipe_destroy(&md->context);
1257
1258         for_each_online_cpu(cpu) {
1259                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1260                 free_pages(
1261                         (unsigned long)(
1262                                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[0]),
1263                         get_order(COMPS_SIZE));
1264                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[0] = NULL;
1265                 free_pages((unsigned long)(info->mpipe[instance].iqueue.idescs),
1266                            get_order(NOTIF_RING_SIZE));
1267                 info->mpipe[instance].iqueue.idescs = NULL;
1268         }
1269
1270         for (kind = 0; kind < MAX_KINDS; kind++) {
1271                 if (md->buffer_stack_vas[kind] != NULL) {
1272                         free_pages_exact(md->buffer_stack_vas[kind],
1273                                          md->buffer_stack_bytes[kind]);
1274                         md->buffer_stack_vas[kind] = NULL;
1275                 }
1276         }
1277
1278         md->first_buffer_stack = -1;
1279         md->first_bucket = -1;
1280 }
1281
1282 /* The first time any tilegx network device is opened, we initialize
1283  * the global mpipe state.  If this step fails, we fail to open the
1284  * device, but if it succeeds, we never need to do it again, and since
1285  * tile_net can't be unloaded, we never undo it.
1286  *
1287  * Note that some resources in this path (buffer stack indices,
1288  * bindings from init_buffer_stack, etc.) are hypervisor resources
1289  * that are freed implicitly by gxio_mpipe_destroy().
1290  */
1291 static int tile_net_init_mpipe(struct net_device *dev)
1292 {
1293         int rc;
1294         int cpu;
1295         int first_ring, ring;
1296         int instance = mpipe_instance(dev);
1297         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1298         int network_cpus_count = cpus_weight(network_cpus_map);
1299
1300         if (!hash_default) {
1301                 netdev_err(dev, "Networking requires hash_default!\n");
1302                 return -EIO;
1303         }
1304
1305         rc = gxio_mpipe_init(&md->context, instance);
1306         if (rc != 0) {
1307                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_init: mpipe[%d] %d\n",
1308                            instance, rc);
1309                 return -EIO;
1310         }
1311
1312         /* Set up the buffer stacks. */
1313         rc = init_buffer_stacks(dev, network_cpus_count);
1314         if (rc != 0)
1315                 goto fail;
1316
1317         /* Allocate one NotifRing for each network cpu. */
1318         rc = gxio_mpipe_alloc_notif_rings(&md->context,
1319                                           network_cpus_count, 0, 0);
1320         if (rc < 0) {
1321                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_alloc_notif_rings failed %d\n",
1322                            rc);
1323                 goto fail;
1324         }
1325
1326         /* Init NotifRings per-cpu. */
1327         first_ring = rc;
1328         ring = first_ring;
1329         for_each_online_cpu(cpu) {
1330                 rc = alloc_percpu_mpipe_resources(dev, cpu, ring);
1331                 if (rc < 0)
1332                         goto fail;
1333                 ring = rc;
1334         }
1335
1336         /* Initialize NotifGroup and buckets. */
1337         rc = init_notif_group_and_buckets(dev, first_ring, network_cpus_count);
1338         if (rc != 0)
1339                 goto fail;
1340
1341         /* Create and enable interrupts. */
1342         rc = tile_net_setup_interrupts(dev);
1343         if (rc != 0)
1344                 goto fail;
1345
1346         /* Register PTP clock and set mPIPE timestamp, if configured. */
1347         register_ptp_clock(dev, md);
1348
1349         return 0;
1350
1351 fail:
1352         tile_net_init_mpipe_fail(instance);
1353         return rc;
1354 }
1355
1356 /* Create persistent egress info for a given egress channel.
1357  * Note that this may be shared between, say, "gbe0" and "xgbe0".
1358  * ISSUE: Defer header allocation until TSO is actually needed?
1359  */
1360 static int tile_net_init_egress(struct net_device *dev, int echannel)
1361 {
1362         static int ering = -1;
1363         struct page *headers_page, *edescs_page, *equeue_page;
1364         gxio_mpipe_edesc_t *edescs;
1365         gxio_mpipe_equeue_t *equeue;
1366         unsigned char *headers;
1367         int headers_order, edescs_order, equeue_order;
1368         size_t edescs_size;
1369         int rc = -ENOMEM;
1370         int instance = mpipe_instance(dev);
1371         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1372
1373         /* Only initialize once. */
1374         if (md->egress_for_echannel[echannel].equeue != NULL)
1375                 return 0;
1376
1377         /* Allocate memory for the "headers". */
1378         headers_order = get_order(EQUEUE_ENTRIES * HEADER_BYTES);
1379         headers_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, headers_order);
1380         if (headers_page == NULL) {
1381                 netdev_warn(dev,
1382                             "Could not alloc %zd bytes for TSO headers.\n",
1383                             PAGE_SIZE << headers_order);
1384                 goto fail;
1385         }
1386         headers = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(headers_page));
1387
1388         /* Allocate memory for the "edescs". */
1389         edescs_size = EQUEUE_ENTRIES * sizeof(*edescs);
1390         edescs_order = get_order(edescs_size);
1391         edescs_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, edescs_order);
1392         if (edescs_page == NULL) {
1393                 netdev_warn(dev,
1394                             "Could not alloc %zd bytes for eDMA ring.\n",
1395                             edescs_size);
1396                 goto fail_headers;
1397         }
1398         edescs = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(edescs_page));
1399
1400         /* Allocate memory for the "equeue". */
1401         equeue_order = get_order(sizeof(*equeue));
1402         equeue_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, equeue_order);
1403         if (equeue_page == NULL) {
1404                 netdev_warn(dev,
1405                             "Could not alloc %zd bytes for equeue info.\n",
1406                             PAGE_SIZE << equeue_order);
1407                 goto fail_edescs;
1408         }
1409         equeue = pfn_to_kaddr(page_to_pfn(equeue_page));
1410
1411         /* Allocate an edma ring (using a one entry "free list"). */
1412         if (ering < 0) {
1413                 rc = gxio_mpipe_alloc_edma_rings(&md->context, 1, 0, 0);
1414                 if (rc < 0) {
1415                         netdev_warn(dev, "gxio_mpipe_alloc_edma_rings: "
1416                                     "mpipe[%d] %d\n", instance, rc);
1417                         goto fail_equeue;
1418                 }
1419                 ering = rc;
1420         }
1421
1422         /* Initialize the equeue. */
1423         rc = gxio_mpipe_equeue_init(equeue, &md->context, ering, echannel,
1424                                     edescs, edescs_size, 0);
1425         if (rc != 0) {
1426                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_equeue_init: mpipe[%d] %d\n",
1427                            instance, rc);
1428                 goto fail_equeue;
1429         }
1430
1431         /* Don't reuse the ering later. */
1432         ering = -1;
1433
1434         if (jumbo_num != 0) {
1435                 /* Make sure "jumbo" packets can be egressed safely. */
1436                 if (gxio_mpipe_equeue_set_snf_size(equeue, 10368) < 0) {
1437                         /* ISSUE: There is no "gxio_mpipe_equeue_destroy()". */
1438                         netdev_warn(dev, "Jumbo packets may not be egressed"
1439                                     " properly on channel %d\n", echannel);
1440                 }
1441         }
1442
1443         /* Done. */
1444         md->egress_for_echannel[echannel].equeue = equeue;
1445         md->egress_for_echannel[echannel].headers = headers;
1446         return 0;
1447
1448 fail_equeue:
1449         __free_pages(equeue_page, equeue_order);
1450
1451 fail_edescs:
1452         __free_pages(edescs_page, edescs_order);
1453
1454 fail_headers:
1455         __free_pages(headers_page, headers_order);
1456
1457 fail:
1458         return rc;
1459 }
1460
1461 /* Return channel number for a newly-opened link. */
1462 static int tile_net_link_open(struct net_device *dev, gxio_mpipe_link_t *link,
1463                               const char *link_name)
1464 {
1465         int instance = mpipe_instance(dev);
1466         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1467         int rc = gxio_mpipe_link_open(link, &md->context, link_name, 0);
1468         if (rc < 0) {
1469                 netdev_err(dev, "Failed to open '%s', mpipe[%d], %d\n",
1470                            link_name, instance, rc);
1471                 return rc;
1472         }
1473         if (jumbo_num != 0) {
1474                 u32 attr = GXIO_MPIPE_LINK_RECEIVE_JUMBO;
1475                 rc = gxio_mpipe_link_set_attr(link, attr, 1);
1476                 if (rc != 0) {
1477                         netdev_err(dev,
1478                                    "Cannot receive jumbo packets on '%s'\n",
1479                                    link_name);
1480                         gxio_mpipe_link_close(link);
1481                         return rc;
1482                 }
1483         }
1484         rc = gxio_mpipe_link_channel(link);
1485         if (rc < 0 || rc >= TILE_NET_CHANNELS) {
1486                 netdev_err(dev, "gxio_mpipe_link_channel bad value: %d\n", rc);
1487                 gxio_mpipe_link_close(link);
1488                 return -EINVAL;
1489         }
1490         return rc;
1491 }
1492
1493 /* Help the kernel activate the given network interface. */
1494 static int tile_net_open(struct net_device *dev)
1495 {
1496         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1497         int cpu, rc, instance;
1498
1499         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1500
1501         /* Get the instance info. */
1502         rc = gxio_mpipe_link_instance(dev->name);
1503         if (rc < 0 || rc >= NR_MPIPE_MAX) {
1504                 mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1505                 return -EIO;
1506         }
1507
1508         priv->instance = rc;
1509         instance = rc;
1510         if (!mpipe_data[rc].context.mmio_fast_base) {
1511                 /* Do one-time initialization per instance the first time
1512                  * any device is opened.
1513                  */
1514                 rc = tile_net_init_mpipe(dev);
1515                 if (rc != 0)
1516                         goto fail;
1517         }
1518
1519         /* Determine if this is the "loopify" device. */
1520         if (unlikely((loopify_link_name != NULL) &&
1521                      !strcmp(dev->name, loopify_link_name))) {
1522                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, "loop0");
1523                 if (rc < 0)
1524                         goto fail;
1525                 priv->channel = rc;
1526                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->loopify_link, "loop1");
1527                 if (rc < 0)
1528                         goto fail;
1529                 priv->loopify_channel = rc;
1530                 priv->echannel = rc;
1531         } else {
1532                 rc = tile_net_link_open(dev, &priv->link, dev->name);
1533                 if (rc < 0)
1534                         goto fail;
1535                 priv->channel = rc;
1536                 priv->echannel = rc;
1537         }
1538
1539         /* Initialize egress info (if needed).  Once ever, per echannel. */
1540         rc = tile_net_init_egress(dev, priv->echannel);
1541         if (rc != 0)
1542                 goto fail;
1543
1544         mpipe_data[instance].tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = dev;
1545
1546         rc = tile_net_update(dev);
1547         if (rc != 0)
1548                 goto fail;
1549
1550         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1551
1552         /* Initialize the transmit wake timer for this device for each cpu. */
1553         for_each_online_cpu(cpu) {
1554                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1555                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1556                         &info->mpipe[instance].tx_wake[priv->echannel];
1557
1558                 hrtimer_init(&tx_wake->timer, CLOCK_MONOTONIC,
1559                              HRTIMER_MODE_REL);
1560                 tx_wake->tx_queue_idx = cpu;
1561                 tx_wake->timer.function = tile_net_handle_tx_wake_timer;
1562                 tx_wake->dev = dev;
1563         }
1564
1565         for_each_online_cpu(cpu)
1566                 netif_start_subqueue(dev, cpu);
1567         netif_carrier_on(dev);
1568         return 0;
1569
1570 fail:
1571         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1572                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1573                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1574                 priv->loopify_channel = -1;
1575         }
1576         if (priv->channel >= 0) {
1577                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1578                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1579                 priv->channel = -1;
1580         }
1581         priv->echannel = -1;
1582         mpipe_data[instance].tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1583         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1584
1585         /* Don't return raw gxio error codes to generic Linux. */
1586         return (rc > -512) ? rc : -EIO;
1587 }
1588
1589 /* Help the kernel deactivate the given network interface. */
1590 static int tile_net_stop(struct net_device *dev)
1591 {
1592         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1593         int cpu;
1594         int instance = priv->instance;
1595         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1596
1597         for_each_online_cpu(cpu) {
1598                 struct tile_net_info *info = &per_cpu(per_cpu_info, cpu);
1599                 struct tile_net_tx_wake *tx_wake =
1600                         &info->mpipe[instance].tx_wake[priv->echannel];
1601
1602                 hrtimer_cancel(&tx_wake->timer);
1603                 netif_stop_subqueue(dev, cpu);
1604         }
1605
1606         mutex_lock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1607         md->tile_net_devs_for_channel[priv->channel] = NULL;
1608         (void)tile_net_update(dev);
1609         if (priv->loopify_channel >= 0) {
1610                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->loopify_link) != 0)
1611                         netdev_warn(dev, "Failed to close loopify link!\n");
1612                 priv->loopify_channel = -1;
1613         }
1614         if (priv->channel >= 0) {
1615                 if (gxio_mpipe_link_close(&priv->link) != 0)
1616                         netdev_warn(dev, "Failed to close link!\n");
1617                 priv->channel = -1;
1618         }
1619         priv->echannel = -1;
1620         mutex_unlock(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
1621
1622         return 0;
1623 }
1624
1625 /* Determine the VA for a fragment. */
1626 static inline void *tile_net_frag_buf(skb_frag_t *f)
1627 {
1628         unsigned long pfn = page_to_pfn(skb_frag_page(f));
1629         return pfn_to_kaddr(pfn) + f->page_offset;
1630 }
1631
1632 /* Acquire a completion entry and an egress slot, or if we can't,
1633  * stop the queue and schedule the tx_wake timer.
1634  */
1635 static s64 tile_net_equeue_try_reserve(struct net_device *dev,
1636                                        int tx_queue_idx,
1637                                        struct tile_net_comps *comps,
1638                                        gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1639                                        int num_edescs)
1640 {
1641         /* Try to acquire a completion entry. */
1642         if (comps->comp_next - comps->comp_last < TILE_NET_MAX_COMPS - 1 ||
1643             tile_net_free_comps(equeue, comps, 32, false) != 0) {
1644
1645                 /* Try to acquire an egress slot. */
1646                 s64 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1647                 if (slot >= 0)
1648                         return slot;
1649
1650                 /* Freeing some completions gives the equeue time to drain. */
1651                 tile_net_free_comps(equeue, comps, TILE_NET_MAX_COMPS, false);
1652
1653                 slot = gxio_mpipe_equeue_try_reserve(equeue, num_edescs);
1654                 if (slot >= 0)
1655                         return slot;
1656         }
1657
1658         /* Still nothing; give up and stop the queue for a short while. */
1659         netif_stop_subqueue(dev, tx_queue_idx);
1660         tile_net_schedule_tx_wake_timer(dev, tx_queue_idx);
1661         return -1;
1662 }
1663
1664 /* Determine how many edesc's are needed for TSO.
1665  *
1666  * Sometimes, if "sendfile()" requires copying, we will be called with
1667  * "data" containing the header and payload, with "frags" being empty.
1668  * Sometimes, for example when using NFS over TCP, a single segment can
1669  * span 3 fragments.  This requires special care.
1670  */
1671 static int tso_count_edescs(struct sk_buff *skb)
1672 {
1673         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1674         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1675         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1676         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1677         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1678         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1679         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1680         long n;            /* size of the current piece of payload */
1681         int num_edescs = 0;
1682         int segment;
1683
1684         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1685
1686                 unsigned int p_used = 0;
1687
1688                 /* One edesc for header and for each piece of the payload. */
1689                 for (num_edescs++; p_used < p_len; num_edescs++) {
1690
1691                         /* Advance as needed. */
1692                         while (f_used >= f_size) {
1693                                 f_id++;
1694                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1695                                 f_used = 0;
1696                         }
1697
1698                         /* Use bytes from the current fragment. */
1699                         n = p_len - p_used;
1700                         if (n > f_size - f_used)
1701                                 n = f_size - f_used;
1702                         f_used += n;
1703                         p_used += n;
1704                 }
1705
1706                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1707                 data_len -= p_len;
1708                 if (data_len < p_len)
1709                         p_len = data_len;
1710         }
1711
1712         return num_edescs;
1713 }
1714
1715 /* Prepare modified copies of the skbuff headers. */
1716 static void tso_headers_prepare(struct sk_buff *skb, unsigned char *headers,
1717                                 s64 slot)
1718 {
1719         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1720         struct iphdr *ih;
1721         struct ipv6hdr *ih6;
1722         struct tcphdr *th;
1723         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1724         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1725         unsigned char *data = skb->data;
1726         unsigned int ih_off, th_off, p_len;
1727         unsigned int isum_seed, tsum_seed, seq;
1728         unsigned int uninitialized_var(id);
1729         int is_ipv6;
1730         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1731         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1732         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1733         long n;            /* size of the current piece of payload */
1734         int segment;
1735
1736         /* Locate original headers and compute various lengths. */
1737         is_ipv6 = skb_is_gso_v6(skb);
1738         if (is_ipv6) {
1739                 ih6 = ipv6_hdr(skb);
1740                 ih_off = skb_network_offset(skb);
1741         } else {
1742                 ih = ip_hdr(skb);
1743                 ih_off = skb_network_offset(skb);
1744                 isum_seed = ((0xFFFF - ih->check) +
1745                              (0xFFFF - ih->tot_len) +
1746                              (0xFFFF - ih->id));
1747                 id = ntohs(ih->id);
1748         }
1749
1750         th = tcp_hdr(skb);
1751         th_off = skb_transport_offset(skb);
1752         p_len = sh->gso_size;
1753
1754         tsum_seed = th->check + (0xFFFF ^ htons(skb->len));
1755         seq = ntohl(th->seq);
1756
1757         /* Prepare all the headers. */
1758         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1759                 unsigned char *buf;
1760                 unsigned int p_used = 0;
1761
1762                 /* Copy to the header memory for this segment. */
1763                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1764                         NET_IP_ALIGN;
1765                 memcpy(buf, data, sh_len);
1766
1767                 /* Update copied ip header. */
1768                 if (is_ipv6) {
1769                         ih6 = (struct ipv6hdr *)(buf + ih_off);
1770                         ih6->payload_len = htons(sh_len + p_len - ih_off -
1771                                                  sizeof(*ih6));
1772                 } else {
1773                         ih = (struct iphdr *)(buf + ih_off);
1774                         ih->tot_len = htons(sh_len + p_len - ih_off);
1775                         ih->id = htons(id++);
1776                         ih->check = csum_long(isum_seed + ih->tot_len +
1777                                               ih->id) ^ 0xffff;
1778                 }
1779
1780                 /* Update copied tcp header. */
1781                 th = (struct tcphdr *)(buf + th_off);
1782                 th->seq = htonl(seq);
1783                 th->check = csum_long(tsum_seed + htons(sh_len + p_len));
1784                 if (segment != sh->gso_segs - 1) {
1785                         th->fin = 0;
1786                         th->psh = 0;
1787                 }
1788
1789                 /* Skip past the header. */
1790                 slot++;
1791
1792                 /* Skip past the payload. */
1793                 while (p_used < p_len) {
1794
1795                         /* Advance as needed. */
1796                         while (f_used >= f_size) {
1797                                 f_id++;
1798                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1799                                 f_used = 0;
1800                         }
1801
1802                         /* Use bytes from the current fragment. */
1803                         n = p_len - p_used;
1804                         if (n > f_size - f_used)
1805                                 n = f_size - f_used;
1806                         f_used += n;
1807                         p_used += n;
1808
1809                         slot++;
1810                 }
1811
1812                 seq += p_len;
1813
1814                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1815                 data_len -= p_len;
1816                 if (data_len < p_len)
1817                         p_len = data_len;
1818         }
1819
1820         /* Flush the headers so they are ready for hardware DMA. */
1821         wmb();
1822 }
1823
1824 /* Pass all the data to mpipe for egress. */
1825 static void tso_egress(struct net_device *dev, gxio_mpipe_equeue_t *equeue,
1826                        struct sk_buff *skb, unsigned char *headers, s64 slot)
1827 {
1828         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1829         int instance = mpipe_instance(dev);
1830         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1831         unsigned int sh_len = skb_transport_offset(skb) + tcp_hdrlen(skb);
1832         unsigned int data_len = skb->len - sh_len;
1833         unsigned int p_len = sh->gso_size;
1834         gxio_mpipe_edesc_t edesc_head = { { 0 } };
1835         gxio_mpipe_edesc_t edesc_body = { { 0 } };
1836         long f_id = -1;    /* id of the current fragment */
1837         long f_size = skb_headlen(skb) - sh_len;  /* current fragment size */
1838         long f_used = 0;  /* bytes used from the current fragment */
1839         void *f_data = skb->data + sh_len;
1840         long n;            /* size of the current piece of payload */
1841         unsigned long tx_packets = 0, tx_bytes = 0;
1842         unsigned int csum_start;
1843         int segment;
1844
1845         /* Prepare to egress the headers: set up header edesc. */
1846         csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
1847         edesc_head.csum = 1;
1848         edesc_head.csum_start = csum_start;
1849         edesc_head.csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
1850         edesc_head.xfer_size = sh_len;
1851
1852         /* This is only used to specify the TLB. */
1853         edesc_head.stack_idx = md->first_buffer_stack;
1854         edesc_body.stack_idx = md->first_buffer_stack;
1855
1856         /* Egress all the edescs. */
1857         for (segment = 0; segment < sh->gso_segs; segment++) {
1858                 unsigned char *buf;
1859                 unsigned int p_used = 0;
1860
1861                 /* Egress the header. */
1862                 buf = headers + (slot % EQUEUE_ENTRIES) * HEADER_BYTES +
1863                         NET_IP_ALIGN;
1864                 edesc_head.va = va_to_tile_io_addr(buf);
1865                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_head, slot);
1866                 slot++;
1867
1868                 /* Egress the payload. */
1869                 while (p_used < p_len) {
1870                         void *va;
1871
1872                         /* Advance as needed. */
1873                         while (f_used >= f_size) {
1874                                 f_id++;
1875                                 f_size = skb_frag_size(&sh->frags[f_id]);
1876                                 f_data = tile_net_frag_buf(&sh->frags[f_id]);
1877                                 f_used = 0;
1878                         }
1879
1880                         va = f_data + f_used;
1881
1882                         /* Use bytes from the current fragment. */
1883                         n = p_len - p_used;
1884                         if (n > f_size - f_used)
1885                                 n = f_size - f_used;
1886                         f_used += n;
1887                         p_used += n;
1888
1889                         /* Egress a piece of the payload. */
1890                         edesc_body.va = va_to_tile_io_addr(va);
1891                         edesc_body.xfer_size = n;
1892                         edesc_body.bound = !(p_used < p_len);
1893                         gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edesc_body, slot);
1894                         slot++;
1895                 }
1896
1897                 tx_packets++;
1898                 tx_bytes += sh_len + p_len;
1899
1900                 /* The last segment may be less than gso_size. */
1901                 data_len -= p_len;
1902                 if (data_len < p_len)
1903                         p_len = data_len;
1904         }
1905
1906         /* Update stats. */
1907         tile_net_stats_add(tx_packets, &dev->stats.tx_packets);
1908         tile_net_stats_add(tx_bytes, &dev->stats.tx_bytes);
1909 }
1910
1911 /* Do "TSO" handling for egress.
1912  *
1913  * Normally drivers set NETIF_F_TSO only to support hardware TSO;
1914  * otherwise the stack uses scatter-gather to implement GSO in software.
1915  * On our testing, enabling GSO support (via NETIF_F_SG) drops network
1916  * performance down to around 7.5 Gbps on the 10G interfaces, although
1917  * also dropping cpu utilization way down, to under 8%.  But
1918  * implementing "TSO" in the driver brings performance back up to line
1919  * rate, while dropping cpu usage even further, to less than 4%.  In
1920  * practice, profiling of GSO shows that skb_segment() is what causes
1921  * the performance overheads; we benefit in the driver from using
1922  * preallocated memory to duplicate the TCP/IP headers.
1923  */
1924 static int tile_net_tx_tso(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1925 {
1926         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1927         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1928         int channel = priv->echannel;
1929         int instance = priv->instance;
1930         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1931         struct tile_net_egress *egress = &md->egress_for_echannel[channel];
1932         struct tile_net_comps *comps =
1933                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[channel];
1934         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
1935         unsigned long irqflags;
1936         int num_edescs;
1937         s64 slot;
1938
1939         /* Determine how many mpipe edesc's are needed. */
1940         num_edescs = tso_count_edescs(skb);
1941
1942         local_irq_save(irqflags);
1943
1944         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
1945         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, skb->queue_mapping, comps,
1946                                            equeue, num_edescs);
1947         if (slot < 0) {
1948                 local_irq_restore(irqflags);
1949                 return NETDEV_TX_BUSY;
1950         }
1951
1952         /* Set up copies of header data properly. */
1953         tso_headers_prepare(skb, egress->headers, slot);
1954
1955         /* Actually pass the data to the network hardware. */
1956         tso_egress(dev, equeue, skb, egress->headers, slot);
1957
1958         /* Add a completion record. */
1959         add_comp(equeue, comps, slot + num_edescs - 1, skb);
1960
1961         local_irq_restore(irqflags);
1962
1963         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
1964         tile_net_schedule_egress_timer();
1965
1966         return NETDEV_TX_OK;
1967 }
1968
1969 /* Analyze the body and frags for a transmit request. */
1970 static unsigned int tile_net_tx_frags(struct frag *frags,
1971                                        struct sk_buff *skb,
1972                                        void *b_data, unsigned int b_len)
1973 {
1974         unsigned int i, n = 0;
1975
1976         struct skb_shared_info *sh = skb_shinfo(skb);
1977
1978         if (b_len != 0) {
1979                 frags[n].buf = b_data;
1980                 frags[n++].length = b_len;
1981         }
1982
1983         for (i = 0; i < sh->nr_frags; i++) {
1984                 skb_frag_t *f = &sh->frags[i];
1985                 frags[n].buf = tile_net_frag_buf(f);
1986                 frags[n++].length = skb_frag_size(f);
1987         }
1988
1989         return n;
1990 }
1991
1992 /* Help the kernel transmit a packet. */
1993 static int tile_net_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
1994 {
1995         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
1996         struct tile_net_priv *priv = netdev_priv(dev);
1997         int instance = priv->instance;
1998         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
1999         struct tile_net_egress *egress =
2000                 &md->egress_for_echannel[priv->echannel];
2001         gxio_mpipe_equeue_t *equeue = egress->equeue;
2002         struct tile_net_comps *comps =
2003                 info->mpipe[instance].comps_for_echannel[priv->echannel];
2004         unsigned int len = skb->len;
2005         unsigned char *data = skb->data;
2006         unsigned int num_edescs;
2007         struct frag frags[MAX_FRAGS];
2008         gxio_mpipe_edesc_t edescs[MAX_FRAGS];
2009         unsigned long irqflags;
2010         gxio_mpipe_edesc_t edesc = { { 0 } };
2011         unsigned int i;
2012         s64 slot;
2013
2014         if (skb_is_gso(skb))
2015                 return tile_net_tx_tso(skb, dev);
2016
2017         num_edescs = tile_net_tx_frags(frags, skb, data, skb_headlen(skb));
2018
2019         /* This is only used to specify the TLB. */
2020         edesc.stack_idx = md->first_buffer_stack;
2021
2022         /* Prepare the edescs. */
2023         for (i = 0; i < num_edescs; i++) {
2024                 edesc.xfer_size = frags[i].length;
2025                 edesc.va = va_to_tile_io_addr(frags[i].buf);
2026                 edescs[i] = edesc;
2027         }
2028
2029         /* Mark the final edesc. */
2030         edescs[num_edescs - 1].bound = 1;
2031
2032         /* Add checksum info to the initial edesc, if needed. */
2033         if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
2034                 unsigned int csum_start = skb_checksum_start_offset(skb);
2035                 edescs[0].csum = 1;
2036                 edescs[0].csum_start = csum_start;
2037                 edescs[0].csum_dest = csum_start + skb->csum_offset;
2038         }
2039
2040         local_irq_save(irqflags);
2041
2042         /* Try to acquire a completion entry and an egress slot. */
2043         slot = tile_net_equeue_try_reserve(dev, skb->queue_mapping, comps,
2044                                            equeue, num_edescs);
2045         if (slot < 0) {
2046                 local_irq_restore(irqflags);
2047                 return NETDEV_TX_BUSY;
2048         }
2049
2050         for (i = 0; i < num_edescs; i++)
2051                 gxio_mpipe_equeue_put_at(equeue, edescs[i], slot++);
2052
2053         /* Store TX timestamp if needed. */
2054         tile_tx_timestamp(skb, instance);
2055
2056         /* Add a completion record. */
2057         add_comp(equeue, comps, slot - 1, skb);
2058
2059         /* NOTE: Use ETH_ZLEN for short packets (e.g. 42 < 60). */
2060         tile_net_stats_add(1, &dev->stats.tx_packets);
2061         tile_net_stats_add(max_t(unsigned int, len, ETH_ZLEN),
2062                            &dev->stats.tx_bytes);
2063
2064         local_irq_restore(irqflags);
2065
2066         /* Make sure the egress timer is scheduled. */
2067         tile_net_schedule_egress_timer();
2068
2069         return NETDEV_TX_OK;
2070 }
2071
2072 /* Return subqueue id on this core (one per core). */
2073 static u16 tile_net_select_queue(struct net_device *dev, struct sk_buff *skb)
2074 {
2075         return smp_processor_id();
2076 }
2077
2078 /* Deal with a transmit timeout. */
2079 static void tile_net_tx_timeout(struct net_device *dev)
2080 {
2081         int cpu;
2082
2083         for_each_online_cpu(cpu)
2084                 netif_wake_subqueue(dev, cpu);
2085 }
2086
2087 /* Ioctl commands. */
2088 static int tile_net_ioctl(struct net_device *dev, struct ifreq *rq, int cmd)
2089 {
2090         if (cmd == SIOCSHWTSTAMP)
2091                 return tile_hwtstamp_set(dev, rq);
2092         if (cmd == SIOCGHWTSTAMP)
2093                 return tile_hwtstamp_get(dev, rq);
2094
2095         return -EOPNOTSUPP;
2096 }
2097
2098 /* Change the MTU. */
2099 static int tile_net_change_mtu(struct net_device *dev, int new_mtu)
2100 {
2101         if (new_mtu < 68)
2102                 return -EINVAL;
2103         if (new_mtu > ((jumbo_num != 0) ? 9000 : 1500))
2104                 return -EINVAL;
2105         dev->mtu = new_mtu;
2106         return 0;
2107 }
2108
2109 /* Change the Ethernet address of the NIC.
2110  *
2111  * The hypervisor driver does not support changing MAC address.  However,
2112  * the hardware does not do anything with the MAC address, so the address
2113  * which gets used on outgoing packets, and which is accepted on incoming
2114  * packets, is completely up to us.
2115  *
2116  * Returns 0 on success, negative on failure.
2117  */
2118 static int tile_net_set_mac_address(struct net_device *dev, void *p)
2119 {
2120         struct sockaddr *addr = p;
2121
2122         if (!is_valid_ether_addr(addr->sa_data))
2123                 return -EINVAL;
2124         memcpy(dev->dev_addr, addr->sa_data, dev->addr_len);
2125         return 0;
2126 }
2127
2128 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
2129 /* Polling 'interrupt' - used by things like netconsole to send skbs
2130  * without having to re-enable interrupts. It's not called while
2131  * the interrupt routine is executing.
2132  */
2133 static void tile_net_netpoll(struct net_device *dev)
2134 {
2135         int instance = mpipe_instance(dev);
2136         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
2137         struct mpipe_data *md = &mpipe_data[instance];
2138
2139         disable_percpu_irq(md->ingress_irq);
2140         napi_schedule(&info->mpipe[instance].napi);
2141         enable_percpu_irq(md->ingress_irq, 0);
2142 }
2143 #endif
2144
2145 static const struct net_device_ops tile_net_ops = {
2146         .ndo_open = tile_net_open,
2147         .ndo_stop = tile_net_stop,
2148         .ndo_start_xmit = tile_net_tx,
2149         .ndo_select_queue = tile_net_select_queue,
2150         .ndo_do_ioctl = tile_net_ioctl,
2151         .ndo_change_mtu = tile_net_change_mtu,
2152         .ndo_tx_timeout = tile_net_tx_timeout,
2153         .ndo_set_mac_address = tile_net_set_mac_address,
2154 #ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
2155         .ndo_poll_controller = tile_net_netpoll,
2156 #endif
2157 };
2158
2159 /* The setup function.
2160  *
2161  * This uses ether_setup() to assign various fields in dev, including
2162  * setting IFF_BROADCAST and IFF_MULTICAST, then sets some extra fields.
2163  */
2164 static void tile_net_setup(struct net_device *dev)
2165 {
2166         netdev_features_t features = 0;
2167
2168         ether_setup(dev);
2169         dev->netdev_ops = &tile_net_ops;
2170         dev->watchdog_timeo = TILE_NET_TIMEOUT;
2171         dev->mtu = 1500;
2172
2173         features |= NETIF_F_HW_CSUM;
2174         features |= NETIF_F_SG;
2175         features |= NETIF_F_TSO;
2176         features |= NETIF_F_TSO6;
2177
2178         dev->hw_features   |= features;
2179         dev->vlan_features |= features;
2180         dev->features      |= features;
2181 }
2182
2183 /* Allocate the device structure, register the device, and obtain the
2184  * MAC address from the hypervisor.
2185  */
2186 static void tile_net_dev_init(const char *name, const uint8_t *mac)
2187 {
2188         int ret;
2189         int i;
2190         int nz_addr = 0;
2191         struct net_device *dev;
2192         struct tile_net_priv *priv;
2193
2194         /* HACK: Ignore "loop" links. */
2195         if (strncmp(name, "loop", 4) == 0)
2196                 return;
2197
2198         /* Allocate the device structure.  Normally, "name" is a
2199          * template, instantiated by register_netdev(), but not for us.
2200          */
2201         dev = alloc_netdev_mqs(sizeof(*priv), name, tile_net_setup,
2202                                NR_CPUS, 1);
2203         if (!dev) {
2204                 pr_err("alloc_netdev_mqs(%s) failed\n", name);
2205                 return;
2206         }
2207
2208         /* Initialize "priv". */
2209         priv = netdev_priv(dev);
2210         memset(priv, 0, sizeof(*priv));
2211         priv->dev = dev;
2212         priv->channel = -1;
2213         priv->loopify_channel = -1;
2214         priv->echannel = -1;
2215         init_ptp_dev(priv);
2216
2217         /* Get the MAC address and set it in the device struct; this must
2218          * be done before the device is opened.  If the MAC is all zeroes,
2219          * we use a random address, since we're probably on the simulator.
2220          */
2221         for (i = 0; i < 6; i++)
2222                 nz_addr |= mac[i];
2223
2224         if (nz_addr) {
2225                 memcpy(dev->dev_addr, mac, ETH_ALEN);
2226                 dev->addr_len = 6;
2227         } else {
2228                 eth_hw_addr_random(dev);
2229         }
2230
2231         /* Register the network device. */
2232         ret = register_netdev(dev);
2233         if (ret) {
2234                 netdev_err(dev, "register_netdev failed %d\n", ret);
2235                 free_netdev(dev);
2236                 return;
2237         }
2238 }
2239
2240 /* Per-cpu module initialization. */
2241 static void tile_net_init_module_percpu(void *unused)
2242 {
2243         struct tile_net_info *info = &__get_cpu_var(per_cpu_info);
2244         int my_cpu = smp_processor_id();
2245         int instance;
2246
2247         for (instance = 0; instance < NR_MPIPE_MAX; instance++) {
2248                 info->mpipe[instance].has_iqueue = false;
2249                 info->mpipe[instance].instance = instance;
2250         }
2251         info->my_cpu = my_cpu;
2252
2253         /* Initialize the egress timer. */
2254         hrtimer_init(&info->egress_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
2255         info->egress_timer.function = tile_net_handle_egress_timer;
2256 }
2257
2258 /* Module initialization. */
2259 static int __init tile_net_init_module(void)
2260 {
2261         int i;
2262         char name[GXIO_MPIPE_LINK_NAME_LEN];
2263         uint8_t mac[6];
2264
2265         pr_info("Tilera Network Driver\n");
2266
2267         BUILD_BUG_ON(NR_MPIPE_MAX != 2);
2268
2269         mutex_init(&tile_net_devs_for_channel_mutex);
2270
2271         /* Initialize each CPU. */
2272         on_each_cpu(tile_net_init_module_percpu, NULL, 1);
2273
2274         /* Find out what devices we have, and initialize them. */
2275         for (i = 0; gxio_mpipe_link_enumerate_mac(i, name, mac) >= 0; i++)
2276                 tile_net_dev_init(name, mac);
2277
2278         if (!network_cpus_init())
2279                 network_cpus_map = *cpu_online_mask;
2280
2281         return 0;
2282 }
2283
2284 module_init(tile_net_init_module);