Quelle  vhost_net_test.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
#define _GNU_SOURCE
#include <getopt.h>
#include <limits.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
#include <sys/eventfd.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdbool.h>
#include <linux/vhost.h>
#include <linux/if.h>
#include <linux/if_tun.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <linux/virtio_net.h>
#include <netinet/ether.h>

#define HDR_LEN  sizeof(struct virtio_net_hdr_mrg_rxbuf)
#define TEST_BUF_LEN 256
#define TEST_PTYPE ETH_P_LOOPBACK
#define DESC_NUM 256

/* Used by implementation of kmalloc() in tools/virtio/linux/kernel.h */
void *__kmalloc_fake, *__kfree_ignore_start, *__kfree_ignore_end;

struct vq_info {
 int kick;
 int call;
 int idx;
 long started;
 long completed;
 struct pollfd fds;
 void *ring;
 /* copy used for control */
 struct vring vring;
 struct virtqueue *vq;
};

struct vdev_info {
 struct virtio_device vdev;
 int control;
 struct vq_info vqs[2];
 int nvqs;
 void *buf;
 size_t buf_size;
 char *test_buf;
 char *res_buf;
 struct vhost_memory *mem;
 int sock;
 int ifindex;
 unsigned char mac[ETHER_ADDR_LEN];
};

static int tun_alloc(struct vdev_info *dev, char *tun_name)
{
 struct ifreq ifr;
 int len = HDR_LEN;
 int fd, e;

 fd = open("/dev/net/tun", O_RDWR);
 if (fd < 0) {
  perror("Cannot open /dev/net/tun");
  return fd;
 }

 memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));

 ifr.ifr_flags = IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR;
 strncpy(ifr.ifr_name, tun_name, IFNAMSIZ);

 e = ioctl(fd, TUNSETIFF, &ifr);
 if (e < 0) {
  perror("ioctl[TUNSETIFF]");
  close(fd);
  return e;
 }

 e = ioctl(fd, TUNSETVNETHDRSZ, &len);
 if (e < 0) {
  perror("ioctl[TUNSETVNETHDRSZ]");
  close(fd);
  return e;
 }

 e = ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr);
 if (e < 0) {
  perror("ioctl[SIOCGIFHWADDR]");
  close(fd);
  return e;
 }

 memcpy(dev->mac, &ifr.ifr_hwaddr.sa_data, ETHER_ADDR_LEN);
 return fd;
}

static void vdev_create_socket(struct vdev_info *dev, char *tun_name)
{
 struct ifreq ifr;

 dev->sock = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(TEST_PTYPE));
 assert(dev->sock != -1);

 strncpy(ifr.ifr_name, tun_name, IFNAMSIZ);
 assert(ioctl(dev->sock, SIOCGIFINDEX, &ifr) >= 0);

 dev->ifindex = ifr.ifr_ifindex;

 /* Set the flags that bring the device up */
 assert(ioctl(dev->sock, SIOCGIFFLAGS, &ifr) >= 0);
 ifr.ifr_flags |= (IFF_UP | IFF_RUNNING);
 assert(ioctl(dev->sock, SIOCSIFFLAGS, &ifr) >= 0);
}

static void vdev_send_packet(struct vdev_info *dev)
{
 char *sendbuf = dev->test_buf + HDR_LEN;
 struct sockaddr_ll saddrll = {0};
 int sockfd = dev->sock;
 int ret;

 saddrll.sll_family = PF_PACKET;
 saddrll.sll_ifindex = dev->ifindex;
 saddrll.sll_halen = ETH_ALEN;
 saddrll.sll_protocol = htons(TEST_PTYPE);

 ret = sendto(sockfd, sendbuf, TEST_BUF_LEN, 0,
       (struct sockaddr *)&saddrll,
       sizeof(struct sockaddr_ll));
 assert(ret >= 0);
}

static bool vq_notify(struct virtqueue *vq)
{
 struct vq_info *info = vq->priv;
 unsigned long long v = 1;
 int r;

 r = write(info->kick, &v, sizeof(v));
 assert(r == sizeof(v));

 return true;
}

static void vhost_vq_setup(struct vdev_info *dev, struct vq_info *info)
{
 struct vhost_vring_addr addr = {
  .index = info->idx,
  .desc_user_addr = (uint64_t)(unsigned long)info->vring.desc,
  .avail_user_addr = (uint64_t)(unsigned long)info->vring.avail,
  .used_user_addr = (uint64_t)(unsigned long)info->vring.used,
 };
 struct vhost_vring_state state = { .index = info->idx };
 struct vhost_vring_file file = { .index = info->idx };
 int r;

 state.num = info->vring.num;
 r = ioctl(dev->control, VHOST_SET_VRING_NUM, &state);
 assert(r >= 0);

 state.num = 0;
 r = ioctl(dev->control, VHOST_SET_VRING_BASE, &state);
 assert(r >= 0);

 r = ioctl(dev->control, VHOST_SET_VRING_ADDR, &addr);
 assert(r >= 0);

 file.fd = info->kick;
 r = ioctl(dev->control, VHOST_SET_VRING_KICK, &file);
 assert(r >= 0);
}

static void vq_reset(struct vq_info *info, int num, struct virtio_device *vdev)
{
 if (info->vq)
  vring_del_virtqueue(info->vq);

 memset(info->ring, 0, vring_size(num, 4096));
 vring_init(&info->vring, num, info->ring, 4096);
 info->vq = vring_new_virtqueue(info->idx, num, 4096, vdev, true, false,
           info->ring, vq_notify, NULL, "test");
 assert(info->vq);
 info->vq->priv = info;
}

static void vq_info_add(struct vdev_info *dev, int idx, int num, int fd)
{
 struct vhost_vring_file backend = { .index = idx, .fd = fd };
 struct vq_info *info = &dev->vqs[idx];
 int r;

 info->idx = idx;
 info->kick = eventfd(0, EFD_NONBLOCK);
 r = posix_memalign(&info->ring, 4096, vring_size(num, 4096));
 assert(r >= 0);
 vq_reset(info, num, &dev->vdev);
 vhost_vq_setup(dev, info);

 r = ioctl(dev->control, VHOST_NET_SET_BACKEND, &backend);
 assert(!r);
}

static void vdev_info_init(struct vdev_info *dev, unsigned long long features)
{
 struct ether_header *eh;
 int i, r;

 dev->vdev.features = features;
 INIT_LIST_HEAD(&dev->vdev.vqs);
 spin_lock_init(&dev->vdev.vqs_list_lock);

 dev->buf_size = (HDR_LEN + TEST_BUF_LEN) * 2;
 dev->buf = malloc(dev->buf_size);
 assert(dev->buf);
 dev->test_buf = dev->buf;
 dev->res_buf = dev->test_buf + HDR_LEN + TEST_BUF_LEN;

 memset(dev->test_buf, 0, HDR_LEN + TEST_BUF_LEN);
 eh = (struct ether_header *)(dev->test_buf + HDR_LEN);
 eh->ether_type = htons(TEST_PTYPE);
 memcpy(eh->ether_dhost, dev->mac, ETHER_ADDR_LEN);
 memcpy(eh->ether_shost, dev->mac, ETHER_ADDR_LEN);

 for (i = sizeof(*eh); i < TEST_BUF_LEN; i++)
  dev->test_buf[i + HDR_LEN] = (char)i;

 dev->control = open("/dev/vhost-net", O_RDWR);
 assert(dev->control >= 0);

 r = ioctl(dev->control, VHOST_SET_OWNER, NULL);
 assert(r >= 0);

 dev->mem = malloc(offsetof(struct vhost_memory, regions) +
     sizeof(dev->mem->regions[0]));
 assert(dev->mem);
 memset(dev->mem, 0, offsetof(struct vhost_memory, regions) +
        sizeof(dev->mem->regions[0]));
 dev->mem->nregions = 1;
 dev->mem->regions[0].guest_phys_addr = (long)dev->buf;
 dev->mem->regions[0].userspace_addr = (long)dev->buf;
 dev->mem->regions[0].memory_size = dev->buf_size;

 r = ioctl(dev->control, VHOST_SET_MEM_TABLE, dev->mem);
 assert(r >= 0);

 r = ioctl(dev->control, VHOST_SET_FEATURES, &features);
 assert(r >= 0);

 dev->nvqs = 2;
}

static void wait_for_interrupt(struct vq_info *vq)
{
 unsigned long long val;

 poll(&vq->fds, 1, 100);

 if (vq->fds.revents & POLLIN)
  read(vq->fds.fd, &val, sizeof(val));
}

static void verify_res_buf(char *res_buf)
{
 int i;

 for (i = ETHER_HDR_LEN; i < TEST_BUF_LEN; i++)
  assert(res_buf[i] == (char)i);
}

static void run_tx_test(struct vdev_info *dev, struct vq_info *vq,
   bool delayed, int bufs)
{
 long long spurious = 0;
 struct scatterlist sl;
 unsigned int len;
 int r;

 for (;;) {
  long started_before = vq->started;
  long completed_before = vq->completed;

  virtqueue_disable_cb(vq->vq);
  do {
   while (vq->started < bufs &&
          (vq->started - vq->completed) < 1) {
    sg_init_one(&sl, dev->test_buf, HDR_LEN + TEST_BUF_LEN);
    r = virtqueue_add_outbuf(vq->vq, &sl, 1,
        dev->test_buf + vq->started,
        GFP_ATOMIC);
    if (unlikely(r != 0))
     break;

    ++vq->started;

    if (unlikely(!virtqueue_kick(vq->vq))) {
     r = -1;
     break;
    }
   }

   if (vq->started >= bufs)
    r = -1;

   /* Flush out completed bufs if any */
   while (virtqueue_get_buf(vq->vq, &len)) {
    int n;

    n = recvfrom(dev->sock, dev->res_buf, TEST_BUF_LEN, 0, NULL, NULL);
    assert(n == TEST_BUF_LEN);
    verify_res_buf(dev->res_buf);

    ++vq->completed;
    r = 0;
   }
  } while (r == 0);

  if (vq->completed == completed_before && vq->started == started_before)
   ++spurious;

  assert(vq->completed <= bufs);
  assert(vq->started <= bufs);
  if (vq->completed == bufs)
   break;

  if (delayed) {
   if (virtqueue_enable_cb_delayed(vq->vq))
    wait_for_interrupt(vq);
  } else {
   if (virtqueue_enable_cb(vq->vq))
    wait_for_interrupt(vq);
  }
 }
 printf("TX spurious wakeups: 0x%llx started=0x%lx completed=0x%lx\n",
        spurious, vq->started, vq->completed);
}

static void run_rx_test(struct vdev_info *dev, struct vq_info *vq,
   bool delayed, int bufs)
{
 long long spurious = 0;
 struct scatterlist sl;
 unsigned int len;
 int r;

 for (;;) {
  long started_before = vq->started;
  long completed_before = vq->completed;

  do {
   while (vq->started < bufs &&
          (vq->started - vq->completed) < 1) {
    sg_init_one(&sl, dev->res_buf, HDR_LEN + TEST_BUF_LEN);

    r = virtqueue_add_inbuf(vq->vq, &sl, 1,
       dev->res_buf + vq->started,
       GFP_ATOMIC);
    if (unlikely(r != 0))
     break;

    ++vq->started;

    vdev_send_packet(dev);

    if (unlikely(!virtqueue_kick(vq->vq))) {
     r = -1;
     break;
    }
   }

   if (vq->started >= bufs)
    r = -1;

   /* Flush out completed bufs if any */
   while (virtqueue_get_buf(vq->vq, &len)) {
    struct ether_header *eh;

    eh = (struct ether_header *)(dev->res_buf + HDR_LEN);

    /* tun netdev is up and running, only handle the
 * TEST_PTYPE packet.
 */
    if (eh->ether_type == htons(TEST_PTYPE)) {
     assert(len == TEST_BUF_LEN + HDR_LEN);
     verify_res_buf(dev->res_buf + HDR_LEN);
    }

    ++vq->completed;
    r = 0;
   }
  } while (r == 0);

  if (vq->completed == completed_before && vq->started == started_before)
   ++spurious;

  assert(vq->completed <= bufs);
  assert(vq->started <= bufs);
  if (vq->completed == bufs)
   break;
 }

 printf("RX spurious wakeups: 0x%llx started=0x%lx completed=0x%lx\n",
        spurious, vq->started, vq->completed);
}

static const char optstring[] = "h";
static const struct option longopts[] = {
 {
  .name = "help",
  .val = 'h',
 },
 {
  .name = "event-idx",
  .val = 'E',
 },
 {
  .name = "no-event-idx",
  .val = 'e',
 },
 {
  .name = "indirect",
  .val = 'I',
 },
 {
  .name = "no-indirect",
  .val = 'i',
 },
 {
  .name = "virtio-1",
  .val = '1',
 },
 {
  .name = "no-virtio-1",
  .val = '0',
 },
 {
  .name = "delayed-interrupt",
  .val = 'D',
 },
 {
  .name = "no-delayed-interrupt",
  .val = 'd',
 },
 {
  .name = "buf-num",
  .val = 'n',
  .has_arg = required_argument,
 },
 {
  .name = "batch",
  .val = 'b',
  .has_arg = required_argument,
 },
 {
 }
};

static void help(int status)
{
 fprintf(stderr, "Usage: vhost_net_test [--help]"
  " [--no-indirect]"
  " [--no-event-idx]"
  " [--no-virtio-1]"
  " [--delayed-interrupt]"
  " [--buf-num]"
  "\n");

 exit(status);
}

int main(int argc, char **argv)
{
 unsigned long long features = (1ULL << VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC) |
  (1ULL << VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX) | (1ULL << VIRTIO_F_VERSION_1);
 char tun_name[IFNAMSIZ];
 long nbufs = 0x100000;
 struct vdev_info dev;
 bool delayed = false;
 int o, fd;

 for (;;) {
  o = getopt_long(argc, argv, optstring, longopts, NULL);
  switch (o) {
  case -1:
   goto done;
  case '?':
   help(2);
  case 'e':
   features &= ~(1ULL << VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX);
   break;
  case 'h':
   help(0);
  case 'i':
   features &= ~(1ULL << VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC);
   break;
  case '0':
   features &= ~(1ULL << VIRTIO_F_VERSION_1);
   break;
  case 'D':
   delayed = true;
   break;
  case 'n':
   nbufs = strtol(optarg, NULL, 10);
   assert(nbufs > 0);
   break;
  default:
   assert(0);
   break;
  }
 }

done:
 memset(&dev, 0, sizeof(dev));
 snprintf(tun_name, IFNAMSIZ, "tun_%d", getpid());

 fd = tun_alloc(&dev, tun_name);
 assert(fd >= 0);

 vdev_info_init(&dev, features);
 vq_info_add(&dev, 0, DESC_NUM, fd);
 vq_info_add(&dev, 1, DESC_NUM, fd);
 vdev_create_socket(&dev, tun_name);

 run_rx_test(&dev, &dev.vqs[0], delayed, nbufs);
 run_tx_test(&dev, &dev.vqs[1], delayed, nbufs);

 return 0;
}