x86, documentation: kernel-parameters replace X86-32,X86-64 with X86
[safe/jmp/linux-2.6] / Documentation / lguest / lguest.c
index 86cac3e..d36fcc0 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*P:100 This is the Launcher code, a simple program which lays out the
- * "physical" memory for the new Guest by mapping the kernel image and the
- * virtual devices, then reads repeatedly from /dev/lguest to run the Guest.
-:*/
+ * "physical" memory for the new Guest by mapping the kernel image and
+ * the virtual devices, then opens /dev/lguest to tell the kernel
+ * about the Guest and control it. :*/
 #define _LARGEFILE64_SOURCE
 #define _GNU_SOURCE
 #include <stdio.h>
 #include <zlib.h>
 #include <assert.h>
 #include <sched.h>
+#include <limits.h>
+#include <stddef.h>
+#include <signal.h>
 #include "linux/lguest_launcher.h"
 #include "linux/virtio_config.h"
 #include "linux/virtio_net.h"
 #include "linux/virtio_blk.h"
 #include "linux/virtio_console.h"
+#include "linux/virtio_rng.h"
 #include "linux/virtio_ring.h"
-#include "asm-x86/bootparam.h"
-/*L:110 We can ignore the 38 include files we need for this program, but I do
+#include "asm/bootparam.h"
+/*L:110 We can ignore the 39 include files we need for this program, but I do
  * want to draw attention to the use of kernel-style types.
  *
  * As Linus said, "C is a Spartan language, and so should your naming be."  I
@@ -62,8 +66,8 @@ typedef uint8_t u8;
 #endif
 /* We can have up to 256 pages for devices. */
 #define DEVICE_PAGES 256
-/* This will occupy 2 pages: it must be a power of 2. */
-#define VIRTQUEUE_NUM 128
+/* This will occupy 3 pages: it must be a power of 2. */
+#define VIRTQUEUE_NUM 256
 
 /*L:120 verbose is both a global flag and a macro.  The C preprocessor allows
  * this, and although I wouldn't recommend it, it works quite nicely here. */
@@ -72,12 +76,22 @@ static bool verbose;
        do { if (verbose) printf(args); } while(0)
 /*:*/
 
-/* The pipe to send commands to the waker process */
-static int waker_fd;
+/* File descriptors for the Waker. */
+struct {
+       int pipe[2];
+       int lguest_fd;
+} waker_fds;
+
 /* The pointer to the start of guest memory. */
 static void *guest_base;
 /* The maximum guest physical address allowed, and maximum possible. */
 static unsigned long guest_limit, guest_max;
+/* The pipe for signal hander to write to. */
+static int timeoutpipe[2];
+static unsigned int timeout_usec = 500;
+
+/* a per-cpu variable indicating whose vcpu is currently running */
+static unsigned int __thread cpu_id;
 
 /* This is our list of devices. */
 struct device_list
@@ -96,13 +110,11 @@ struct device_list
        /* The descriptor page for the devices. */
        u8 *descpage;
 
-       /* The tail of the last descriptor. */
-       unsigned int desc_used;
-
        /* A single linked list of devices. */
        struct device *dev;
-       /* ... And an end pointer so we can easily append new devices */
-       struct device **lastdev;
+       /* And a pointer to the last device for easy append and also for
+        * configuration appending. */
+       struct device *lastdev;
 };
 
 /* The list of Guest devices, based on command line arguments. */
@@ -128,6 +140,9 @@ struct device
        /* Any queues attached to this device */
        struct virtqueue *vq;
 
+       /* Handle status being finalized (ie. feature bits stable). */
+       void (*ready)(struct device *me);
+
        /* Device-specific data. */
        void *priv;
 };
@@ -149,8 +164,14 @@ struct virtqueue
        /* Last available index we saw. */
        u16 last_avail_idx;
 
-       /* The routine to call when the Guest pings us. */
-       void (*handle_output)(int fd, struct virtqueue *me);
+       /* The routine to call when the Guest pings us, or timeout. */
+       void (*handle_output)(int fd, struct virtqueue *me, bool timeout);
+
+       /* Outstanding buffers */
+       unsigned int inflight;
+
+       /* Is this blocked awaiting a timer? */
+       bool blocked;
 };
 
 /* Remember the arguments to the program so we can "reboot" */
@@ -181,6 +202,9 @@ static void *_convert(struct iovec *iov, size_t size, size_t align,
        return iov->iov_base;
 }
 
+/* Wrapper for the last available index.  Makes it easier to change. */
+#define lg_last_avail(vq)      ((vq)->last_avail_idx)
+
 /* The virtio configuration space is defined to be little-endian.  x86 is
  * little-endian too, but it's nice to be explicit so we have these helpers. */
 #define cpu_to_le16(v16) (v16)
@@ -188,7 +212,41 @@ static void *_convert(struct iovec *iov, size_t size, size_t align,
 #define cpu_to_le64(v64) (v64)
 #define le16_to_cpu(v16) (v16)
 #define le32_to_cpu(v32) (v32)
-#define le64_to_cpu(v32) (v64)
+#define le64_to_cpu(v64) (v64)
+
+/* Is this iovec empty? */
+static bool iov_empty(const struct iovec iov[], unsigned int num_iov)
+{
+       unsigned int i;
+
+       for (i = 0; i < num_iov; i++)
+               if (iov[i].iov_len)
+                       return false;
+       return true;
+}
+
+/* Take len bytes from the front of this iovec. */
+static void iov_consume(struct iovec iov[], unsigned num_iov, unsigned len)
+{
+       unsigned int i;
+
+       for (i = 0; i < num_iov; i++) {
+               unsigned int used;
+
+               used = iov[i].iov_len < len ? iov[i].iov_len : len;
+               iov[i].iov_base += used;
+               iov[i].iov_len -= used;
+               len -= used;
+       }
+       assert(len == 0);
+}
+
+/* The device virtqueue descriptors are followed by feature bitmasks. */
+static u8 *get_feature_bits(struct device *dev)
+{
+       return (u8 *)(dev->desc + 1)
+               + dev->desc->num_vq * sizeof(struct lguest_vqconfig);
+}
 
 /*L:100 The Launcher code itself takes us out into userspace, that scary place
  * where pointers run wild and free!  Unfortunately, like most userspace
@@ -238,6 +296,7 @@ static void *map_zeroed_pages(unsigned int num)
                    PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE, fd, 0);
        if (addr == MAP_FAILED)
                err(1, "Mmaping %u pages of /dev/zero", num);
+       close(fd);
 
        return addr;
 }
@@ -310,7 +369,7 @@ static unsigned long map_elf(int elf_fd, const Elf32_Ehdr *ehdr)
                err(1, "Reading program headers");
 
        /* Try all the headers: there are usually only three.  A read-only one,
-        * a read-write one, and a "note" section which isn't loadable. */
+        * a read-write one, and a "note" section which we don't load. */
        for (i = 0; i < ehdr->e_phnum; i++) {
                /* If this isn't a loadable segment, we ignore it */
                if (phdr[i].p_type != PT_LOAD)
@@ -343,7 +402,7 @@ static unsigned long load_bzimage(int fd)
        void *p = from_guest_phys(0x100000);
 
        /* Go back to the start of the file and read the header.  It should be
-        * a Linux boot header (see Documentation/i386/boot.txt) */
+        * a Linux boot header (see Documentation/x86/i386/boot.txt) */
        lseek(fd, 0, SEEK_SET);
        read(fd, &boot, sizeof(boot));
 
@@ -377,7 +436,7 @@ static unsigned long load_kernel(int fd)
        if (memcmp(hdr.e_ident, ELFMAG, SELFMAG) == 0)
                return map_elf(fd, &hdr);
 
-       /* Otherwise we assume it's a bzImage, and try to unpack it */
+       /* Otherwise we assume it's a bzImage, and try to load it. */
        return load_bzimage(fd);
 }
 
@@ -422,51 +481,6 @@ static unsigned long load_initrd(const char *name, unsigned long mem)
        /* We return the initrd size. */
        return len;
 }
-
-/* Once we know how much memory we have, we can construct simple linear page
- * tables which set virtual == physical which will get the Guest far enough
- * into the boot to create its own.
- *
- * We lay them out of the way, just below the initrd (which is why we need to
- * know its size). */
-static unsigned long setup_pagetables(unsigned long mem,
-                                     unsigned long initrd_size)
-{
-       unsigned long *pgdir, *linear;
-       unsigned int mapped_pages, i, linear_pages;
-       unsigned int ptes_per_page = getpagesize()/sizeof(void *);
-
-       mapped_pages = mem/getpagesize();
-
-       /* Each PTE page can map ptes_per_page pages: how many do we need? */
-       linear_pages = (mapped_pages + ptes_per_page-1)/ptes_per_page;
-
-       /* We put the toplevel page directory page at the top of memory. */
-       pgdir = from_guest_phys(mem) - initrd_size - getpagesize();
-
-       /* Now we use the next linear_pages pages as pte pages */
-       linear = (void *)pgdir - linear_pages*getpagesize();
-
-       /* Linear mapping is easy: put every page's address into the mapping in
-        * order.  PAGE_PRESENT contains the flags Present, Writable and
-        * Executable. */
-       for (i = 0; i < mapped_pages; i++)
-               linear[i] = ((i * getpagesize()) | PAGE_PRESENT);
-
-       /* The top level points to the linear page table pages above. */
-       for (i = 0; i < mapped_pages; i += ptes_per_page) {
-               pgdir[i/ptes_per_page]
-                       = ((to_guest_phys(linear) + i*sizeof(void *))
-                          | PAGE_PRESENT);
-       }
-
-       verbose("Linear mapping of %u pages in %u pte pages at %#lx\n",
-               mapped_pages, linear_pages, to_guest_phys(linear));
-
-       /* We return the top level (guest-physical) address: the kernel needs
-        * to know where it is. */
-       return to_guest_phys(pgdir);
-}
 /*:*/
 
 /* Simple routine to roll all the commandline arguments together with spaces
@@ -476,9 +490,12 @@ static void concat(char *dst, char *args[])
        unsigned int i, len = 0;
 
        for (i = 0; args[i]; i++) {
+               if (i) {
+                       strcat(dst+len, " ");
+                       len++;
+               }
                strcpy(dst+len, args[i]);
-               strcat(dst+len, " ");
-               len += strlen(args[i]) + 1;
+               len += strlen(args[i]);
        }
        /* In case it's empty. */
        dst[len] = '\0';
@@ -486,13 +503,13 @@ static void concat(char *dst, char *args[])
 
 /*L:185 This is where we actually tell the kernel to initialize the Guest.  We
  * saw the arguments it expects when we looked at initialize() in lguest_user.c:
- * the base of Guest "physical" memory, the top physical page to allow, the
- * top level pagetable and the entry point for the Guest. */
-static int tell_kernel(unsigned long pgdir, unsigned long start)
+ * the base of Guest "physical" memory, the top physical page to allow and the
+ * entry point for the Guest. */
+static int tell_kernel(unsigned long start)
 {
        unsigned long args[] = { LHREQ_INITIALIZE,
                                 (unsigned long)guest_base,
-                                guest_limit / getpagesize(), pgdir, start };
+                                guest_limit / getpagesize(), start };
        int fd;
 
        verbose("Guest: %p - %p (%#lx)\n",
@@ -521,69 +538,64 @@ static void add_device_fd(int fd)
  * watch, but handing a file descriptor mask through to the kernel is fairly
  * icky.
  *
- * Instead, we fork off a process which watches the file descriptors and writes
+ * Instead, we clone off a thread which watches the file descriptors and writes
  * the LHREQ_BREAK command to the /dev/lguest file descriptor to tell the Host
  * stop running the Guest.  This causes the Launcher to return from the
  * /dev/lguest read with -EAGAIN, where it will write to /dev/lguest to reset
  * the LHREQ_BREAK and wake us up again.
  *
  * This, of course, is merely a different *kind* of icky.
+ *
+ * Given my well-known antipathy to threads, I'd prefer to use processes.  But
+ * it's easier to share Guest memory with threads, and trivial to share the
+ * devices.infds as the Launcher changes it.
  */
-static void wake_parent(int pipefd, int lguest_fd)
+static int waker(void *unused)
 {
-       /* Add the pipe from the Launcher to the fdset in the device_list, so
-        * we watch it, too. */
-       add_device_fd(pipefd);
+       /* Close the write end of the pipe: only the Launcher has it open. */
+       close(waker_fds.pipe[1]);
 
        for (;;) {
                fd_set rfds = devices.infds;
                unsigned long args[] = { LHREQ_BREAK, 1 };
+               unsigned int maxfd = devices.max_infd;
+
+               /* We also listen to the pipe from the Launcher. */
+               FD_SET(waker_fds.pipe[0], &rfds);
+               if (waker_fds.pipe[0] > maxfd)
+                       maxfd = waker_fds.pipe[0];
 
                /* Wait until input is ready from one of the devices. */
-               select(devices.max_infd+1, &rfds, NULL, NULL, NULL);
-               /* Is it a message from the Launcher? */
-               if (FD_ISSET(pipefd, &rfds)) {
-                       int fd;
-                       /* If read() returns 0, it means the Launcher has
-                        * exited.  We silently follow. */
-                       if (read(pipefd, &fd, sizeof(fd)) == 0)
-                               exit(0);
-                       /* Otherwise it's telling us to change what file
-                        * descriptors we're to listen to.  Positive means
-                        * listen to a new one, negative means stop
-                        * listening. */
-                       if (fd >= 0)
-                               FD_SET(fd, &devices.infds);
-                       else
-                               FD_CLR(-fd - 1, &devices.infds);
-               } else /* Send LHREQ_BREAK command. */
-                       write(lguest_fd, args, sizeof(args));
+               select(maxfd+1, &rfds, NULL, NULL, NULL);
+
+               /* Message from Launcher? */
+               if (FD_ISSET(waker_fds.pipe[0], &rfds)) {
+                       char c;
+                       /* If this fails, then assume Launcher has exited.
+                        * Don't do anything on exit: we're just a thread! */
+                       if (read(waker_fds.pipe[0], &c, 1) != 1)
+                               _exit(0);
+                       continue;
+               }
+
+               /* Send LHREQ_BREAK command to snap the Launcher out of it. */
+               pwrite(waker_fds.lguest_fd, args, sizeof(args), cpu_id);
        }
+       return 0;
 }
 
 /* This routine just sets up a pipe to the Waker process. */
-static int setup_waker(int lguest_fd)
-{
-       int pipefd[2], child;
-
-       /* We create a pipe to talk to the Waker, and also so it knows when the
-        * Launcher dies (and closes pipe). */
-       pipe(pipefd);
-       child = fork();
-       if (child == -1)
-               err(1, "forking");
-
-       if (child == 0) {
-               /* We are the Waker: close the "writing" end of our copy of the
-                * pipe and start waiting for input. */
-               close(pipefd[1]);
-               wake_parent(pipefd[0], lguest_fd);
-       }
-       /* Close the reading end of our copy of the pipe. */
-       close(pipefd[0]);
+static void setup_waker(int lguest_fd)
+{
+       /* This pipe is closed when Launcher dies, telling Waker. */
+       if (pipe(waker_fds.pipe) != 0)
+               err(1, "Creating pipe for Waker");
+
+       /* Waker also needs to know the lguest fd */
+       waker_fds.lguest_fd = lguest_fd;
 
-       /* Here is the fd used to talk to the waker. */
-       return pipefd[1];
+       if (clone(waker, malloc(4096) + 4096, CLONE_VM | SIGCHLD, NULL) == -1)
+               err(1, "Creating Waker");
 }
 
 /*
@@ -642,19 +654,22 @@ static unsigned get_vq_desc(struct virtqueue *vq,
                            unsigned int *out_num, unsigned int *in_num)
 {
        unsigned int i, head;
+       u16 last_avail;
 
        /* Check it isn't doing very strange things with descriptor numbers. */
-       if ((u16)(vq->vring.avail->idx - vq->last_avail_idx) > vq->vring.num)
+       last_avail = lg_last_avail(vq);
+       if ((u16)(vq->vring.avail->idx - last_avail) > vq->vring.num)
                errx(1, "Guest moved used index from %u to %u",
-                    vq->last_avail_idx, vq->vring.avail->idx);
+                    last_avail, vq->vring.avail->idx);
 
        /* If there's nothing new since last we looked, return invalid. */
-       if (vq->vring.avail->idx == vq->last_avail_idx)
+       if (vq->vring.avail->idx == last_avail)
                return vq->vring.num;
 
        /* Grab the next descriptor number they're advertising, and increment
         * the index we've seen. */
-       head = vq->vring.avail->ring[vq->last_avail_idx++ % vq->vring.num];
+       head = vq->vring.avail->ring[last_avail % vq->vring.num];
+       lg_last_avail(vq)++;
 
        /* If their number is silly, that's a fatal mistake. */
        if (head >= vq->vring.num)
@@ -686,6 +701,7 @@ static unsigned get_vq_desc(struct virtqueue *vq,
                        errx(1, "Looped descriptor");
        } while ((i = next_desc(vq, i)) != vq->vring.num);
 
+       vq->inflight++;
        return head;
 }
 
@@ -703,6 +719,7 @@ static void add_used(struct virtqueue *vq, unsigned int head, int len)
        /* Make sure buffer is written before we update index. */
        wmb();
        vq->vring.used->idx++;
+       vq->inflight--;
 }
 
 /* This actually sends the interrupt for this virtqueue */
@@ -710,8 +727,9 @@ static void trigger_irq(int fd, struct virtqueue *vq)
 {
        unsigned long buf[] = { LHREQ_IRQ, vq->config.irq };
 
-       /* If they don't want an interrupt, don't send one. */
-       if (vq->vring.avail->flags & VRING_AVAIL_F_NO_INTERRUPT)
+       /* If they don't want an interrupt, don't send one, unless empty. */
+       if ((vq->vring.avail->flags & VRING_AVAIL_F_NO_INTERRUPT)
+           && vq->inflight)
                return;
 
        /* Send the Guest an interrupt tell them we used something up. */
@@ -799,8 +817,8 @@ static bool handle_console_input(int fd, struct device *dev)
                                unsigned long args[] = { LHREQ_BREAK, 0 };
                                /* Close the fd so Waker will know it has to
                                 * exit. */
-                               close(waker_fd);
-                               /* Just in case waker is blocked in BREAK, send
+                               close(waker_fds.pipe[1]);
+                               /* Just in case Waker is blocked in BREAK, send
                                 * unbreak now. */
                                write(fd, args, sizeof(args));
                                exit(2);
@@ -817,7 +835,7 @@ static bool handle_console_input(int fd, struct device *dev)
 
 /* Handling output for console is simple: we just get all the output buffers
  * and write them to stdout. */
-static void handle_console_output(int fd, struct virtqueue *vq)
+static void handle_console_output(int fd, struct virtqueue *vq, bool timeout)
 {
        unsigned int head, out, in;
        int len;
@@ -832,28 +850,64 @@ static void handle_console_output(int fd, struct virtqueue *vq)
        }
 }
 
+/* This is called when we no longer want to hear about Guest changes to a
+ * virtqueue.  This is more efficient in high-traffic cases, but it means we
+ * have to set a timer to check if any more changes have occurred. */
+static void block_vq(struct virtqueue *vq)
+{
+       struct itimerval itm;
+
+       vq->vring.used->flags |= VRING_USED_F_NO_NOTIFY;
+       vq->blocked = true;
+
+       itm.it_interval.tv_sec = 0;
+       itm.it_interval.tv_usec = 0;
+       itm.it_value.tv_sec = 0;
+       itm.it_value.tv_usec = timeout_usec;
+
+       setitimer(ITIMER_REAL, &itm, NULL);
+}
+
 /*
  * The Network
  *
  * Handling output for network is also simple: we get all the output buffers
  * and write them (ignoring the first element) to this device's file descriptor
- * (stdout). */
-static void handle_net_output(int fd, struct virtqueue *vq)
+ * (/dev/net/tun).
+ */
+static void handle_net_output(int fd, struct virtqueue *vq, bool timeout)
 {
-       unsigned int head, out, in;
+       unsigned int head, out, in, num = 0;
        int len;
        struct iovec iov[vq->vring.num];
+       static int last_timeout_num;
 
        /* Keep getting output buffers from the Guest until we run out. */
        while ((head = get_vq_desc(vq, iov, &out, &in)) != vq->vring.num) {
                if (in)
                        errx(1, "Input buffers in output queue?");
-               /* Check header, but otherwise ignore it (we told the Guest we
-                * supported no features, so it shouldn't have anything
-                * interesting). */
-               (void)convert(&iov[0], struct virtio_net_hdr);
-               len = writev(vq->dev->fd, iov+1, out-1);
+               len = writev(vq->dev->fd, iov, out);
+               if (len < 0)
+                       err(1, "Writing network packet to tun");
                add_used_and_trigger(fd, vq, head, len);
+               num++;
+       }
+
+       /* Block further kicks and set up a timer if we saw anything. */
+       if (!timeout && num)
+               block_vq(vq);
+
+       /* We never quite know how long should we wait before we check the
+        * queue again for more packets.  We start at 500 microseconds, and if
+        * we get fewer packets than last time, we assume we made the timeout
+        * too small and increase it by 10 microseconds.  Otherwise, we drop it
+        * by one microsecond every time.  It seems to work well enough. */
+       if (timeout) {
+               if (num < last_timeout_num)
+                       timeout_usec += 10;
+               else if (timeout_usec > 1)
+                       timeout_usec--;
+               last_timeout_num = num;
        }
 }
 
@@ -864,7 +918,6 @@ static bool handle_tun_input(int fd, struct device *dev)
        unsigned int head, in_num, out_num;
        int len;
        struct iovec iov[dev->vq->vring.num];
-       struct virtio_net_hdr *hdr;
 
        /* First we need a network buffer from the Guests's recv virtqueue. */
        head = get_vq_desc(dev->vq, iov, &out_num, &in_num);
@@ -873,25 +926,23 @@ static bool handle_tun_input(int fd, struct device *dev)
                 * early, the Guest won't be ready yet.  Wait until the device
                 * status says it's ready. */
                /* FIXME: Actually want DRIVER_ACTIVE here. */
-               if (dev->desc->status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK)
-                       warn("network: no dma buffer!");
+
+               /* Now tell it we want to know if new things appear. */
+               dev->vq->vring.used->flags &= ~VRING_USED_F_NO_NOTIFY;
+               wmb();
+
                /* We'll turn this back on if input buffers are registered. */
                return false;
        } else if (out_num)
                errx(1, "Output buffers in network recv queue?");
 
-       /* First element is the header: we set it to 0 (no features). */
-       hdr = convert(&iov[0], struct virtio_net_hdr);
-       hdr->flags = 0;
-       hdr->gso_type = VIRTIO_NET_HDR_GSO_NONE;
-
        /* Read the packet from the device directly into the Guest's buffer. */
-       len = readv(dev->fd, iov+1, in_num-1);
+       len = readv(dev->fd, iov, in_num);
        if (len <= 0)
                err(1, "reading network");
 
        /* Tell the Guest about the new packet. */
-       add_used_and_trigger(fd, dev->vq, head, sizeof(*hdr) + len);
+       add_used_and_trigger(fd, dev->vq, head, len);
 
        verbose("tun input packet len %i [%02x %02x] (%s)\n", len,
                ((u8 *)iov[1].iov_base)[0], ((u8 *)iov[1].iov_base)[1],
@@ -904,11 +955,55 @@ static bool handle_tun_input(int fd, struct device *dev)
 /*L:215 This is the callback attached to the network and console input
  * virtqueues: it ensures we try again, in case we stopped console or net
  * delivery because Guest didn't have any buffers. */
-static void enable_fd(int fd, struct virtqueue *vq)
+static void enable_fd(int fd, struct virtqueue *vq, bool timeout)
 {
        add_device_fd(vq->dev->fd);
-       /* Tell waker to listen to it again */
-       write(waker_fd, &vq->dev->fd, sizeof(vq->dev->fd));
+       /* Snap the Waker out of its select loop. */
+       write(waker_fds.pipe[1], "", 1);
+}
+
+static void net_enable_fd(int fd, struct virtqueue *vq, bool timeout)
+{
+       /* We don't need to know again when Guest refills receive buffer. */
+       vq->vring.used->flags |= VRING_USED_F_NO_NOTIFY;
+       enable_fd(fd, vq, timeout);
+}
+
+/* When the Guest tells us they updated the status field, we handle it. */
+static void update_device_status(struct device *dev)
+{
+       struct virtqueue *vq;
+
+       /* This is a reset. */
+       if (dev->desc->status == 0) {
+               verbose("Resetting device %s\n", dev->name);
+
+               /* Clear any features they've acked. */
+               memset(get_feature_bits(dev) + dev->desc->feature_len, 0,
+                      dev->desc->feature_len);
+
+               /* Zero out the virtqueues. */
+               for (vq = dev->vq; vq; vq = vq->next) {
+                       memset(vq->vring.desc, 0,
+                              vring_size(vq->config.num, LGUEST_VRING_ALIGN));
+                       lg_last_avail(vq) = 0;
+               }
+       } else if (dev->desc->status & VIRTIO_CONFIG_S_FAILED) {
+               warnx("Device %s configuration FAILED", dev->name);
+       } else if (dev->desc->status & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK) {
+               unsigned int i;
+
+               verbose("Device %s OK: offered", dev->name);
+               for (i = 0; i < dev->desc->feature_len; i++)
+                       verbose(" %02x", get_feature_bits(dev)[i]);
+               verbose(", accepted");
+               for (i = 0; i < dev->desc->feature_len; i++)
+                       verbose(" %02x", get_feature_bits(dev)
+                               [dev->desc->feature_len+i]);
+
+               if (dev->ready)
+                       dev->ready(dev);
+       }
 }
 
 /* This is the generic routine we call when the Guest uses LHCALL_NOTIFY. */
@@ -917,15 +1012,31 @@ static void handle_output(int fd, unsigned long addr)
        struct device *i;
        struct virtqueue *vq;
 
-       /* Check each virtqueue. */
+       /* Check each device and virtqueue. */
        for (i = devices.dev; i; i = i->next) {
+               /* Notifications to device descriptors update device status. */
+               if (from_guest_phys(addr) == i->desc) {
+                       update_device_status(i);
+                       return;
+               }
+
+               /* Notifications to virtqueues mean output has occurred. */
                for (vq = i->vq; vq; vq = vq->next) {
-                       if (vq->config.pfn == addr/getpagesize()
-                           && vq->handle_output) {
-                               verbose("Output to %s\n", vq->dev->name);
-                               vq->handle_output(fd, vq);
+                       if (vq->config.pfn != addr/getpagesize())
+                               continue;
+
+                       /* Guest should acknowledge (and set features!)  before
+                        * using the device. */
+                       if (i->desc->status == 0) {
+                               warnx("%s gave early output", i->name);
                                return;
                        }
+
+                       if (strcmp(vq->dev->name, "console") != 0)
+                               verbose("Output to %s\n", vq->dev->name);
+                       if (vq->handle_output)
+                               vq->handle_output(fd, vq, false);
+                       return;
                }
        }
 
@@ -938,6 +1049,29 @@ static void handle_output(int fd, unsigned long addr)
              strnlen(from_guest_phys(addr), guest_limit - addr));
 }
 
+static void handle_timeout(int fd)
+{
+       char buf[32];
+       struct device *i;
+       struct virtqueue *vq;
+
+       /* Clear the pipe */
+       read(timeoutpipe[0], buf, sizeof(buf));
+
+       /* Check each device and virtqueue: flush blocked ones. */
+       for (i = devices.dev; i; i = i->next) {
+               for (vq = i->vq; vq; vq = vq->next) {
+                       if (!vq->blocked)
+                               continue;
+
+                       vq->vring.used->flags &= ~VRING_USED_F_NO_NOTIFY;
+                       vq->blocked = false;
+                       if (vq->handle_output)
+                               vq->handle_output(fd, vq, true);
+               }
+       }
+}
+
 /* This is called when the Waker wakes us up: check for incoming file
  * descriptors. */
 static void handle_input(int fd)
@@ -948,16 +1082,20 @@ static void handle_input(int fd)
        for (;;) {
                struct device *i;
                fd_set fds = devices.infds;
+               int num;
 
+               num = select(devices.max_infd+1, &fds, NULL, NULL, &poll);
+               /* Could get interrupted */
+               if (num < 0)
+                       continue;
                /* If nothing is ready, we're done. */
-               if (select(devices.max_infd+1, &fds, NULL, NULL, &poll) == 0)
+               if (num == 0)
                        break;
 
-               /* Otherwise, call the device(s) which have readable
-                * file descriptors and a method of handling them.  */
+               /* Otherwise, call the device(s) which have readable file
+                * descriptors and a method of handling them.  */
                for (i = devices.dev; i; i = i->next) {
                        if (i->handle_input && FD_ISSET(i->fd, &fds)) {
-                               int dev_fd;
                                if (i->handle_input(fd, i))
                                        continue;
 
@@ -965,16 +1103,14 @@ static void handle_input(int fd)
                                 * should no longer service it.  Networking and
                                 * console do this when there's no input
                                 * buffers to deliver into.  Console also uses
-                                * it when it discovers that stdin is
-                                * closed. */
+                                * it when it discovers that stdin is closed. */
                                FD_CLR(i->fd, &devices.infds);
-                               /* Tell waker to ignore it too, by sending a
-                                * negative fd number (-1, since 0 is a valid
-                                * FD number). */
-                               dev_fd = -i->fd - 1;
-                               write(waker_fd, &dev_fd, sizeof(dev_fd));
                        }
                }
+
+               /* Is this the timeout fd? */
+               if (FD_ISSET(timeoutpipe[0], &fds))
+                       handle_timeout(fd);
        }
 }
 
@@ -983,63 +1119,54 @@ static void handle_input(int fd)
  *
  * All devices need a descriptor so the Guest knows it exists, and a "struct
  * device" so the Launcher can keep track of it.  We have common helper
- * routines to allocate them.
- *
- * This routine allocates a new "struct lguest_device_desc" from descriptor
- * table just above the Guest's normal memory.  It returns a pointer to that
- * descriptor. */
-static struct lguest_device_desc *new_dev_desc(u16 type)
-{
-       struct lguest_device_desc *d;
-
-       /* We only have one page for all the descriptors. */
-       if (devices.desc_used + sizeof(*d) > getpagesize())
-               errx(1, "Too many devices");
-
-       /* We don't need to set config_len or status: page is 0 already. */
-       d = (void *)devices.descpage + devices.desc_used;
-       d->type = type;
-       devices.desc_used += sizeof(*d);
+ * routines to allocate and manage them.
+ */
 
-       return d;
+/* The layout of the device page is a "struct lguest_device_desc" followed by a
+ * number of virtqueue descriptors, then two sets of feature bits, then an
+ * array of configuration bytes.  This routine returns the configuration
+ * pointer. */
+static u8 *device_config(const struct device *dev)
+{
+       return (void *)(dev->desc + 1)
+               + dev->desc->num_vq * sizeof(struct lguest_vqconfig)
+               + dev->desc->feature_len * 2;
 }
 
-/* Each device descriptor is followed by some configuration information.
- * Each configuration field looks like: u8 type, u8 len, [... len bytes...].
- *
- * This routine adds a new field to an existing device's descriptor.  It only
- * works for the last device, but that's OK because that's how we use it. */
-static void add_desc_field(struct device *dev, u8 type, u8 len, const void *c)
+/* This routine allocates a new "struct lguest_device_desc" from descriptor
+ * table page just above the Guest's normal memory.  It returns a pointer to
+ * that descriptor. */
+static struct lguest_device_desc *new_dev_desc(u16 type)
 {
-       /* This is the last descriptor, right? */
-       assert(devices.descpage + devices.desc_used
-              == (u8 *)(dev->desc + 1) + dev->desc->config_len);
+       struct lguest_device_desc d = { .type = type };
+       void *p;
 
-       /* We only have one page of device descriptions. */
-       if (devices.desc_used + 2 + len > getpagesize())
-               errx(1, "Too many devices");
+       /* Figure out where the next device config is, based on the last one. */
+       if (devices.lastdev)
+               p = device_config(devices.lastdev)
+                       + devices.lastdev->desc->config_len;
+       else
+               p = devices.descpage;
 
-       /* Copy in the new config header: type then length. */
-       devices.descpage[devices.desc_used++] = type;
-       devices.descpage[devices.desc_used++] = len;
-       memcpy(devices.descpage + devices.desc_used, c, len);
-       devices.desc_used += len;
+       /* We only have one page for all the descriptors. */
+       if (p + sizeof(d) > (void *)devices.descpage + getpagesize())
+               errx(1, "Too many devices");
 
-       /* Update the device descriptor length: two byte head then data. */
-       dev->desc->config_len += 2 + len;
+       /* p might not be aligned, so we memcpy in. */
+       return memcpy(p, &d, sizeof(d));
 }
 
-/* This routine adds a virtqueue to a device.  We specify how many descriptors
- * the virtqueue is to have. */
+/* Each device descriptor is followed by the description of its virtqueues.  We
+ * specify how many descriptors the virtqueue is to have. */
 static void add_virtqueue(struct device *dev, unsigned int num_descs,
-                         void (*handle_output)(int fd, struct virtqueue *me))
+                         void (*handle_output)(int, struct virtqueue *, bool))
 {
        unsigned int pages;
        struct virtqueue **i, *vq = malloc(sizeof(*vq));
        void *p;
 
-       /* First we need some pages for this virtqueue. */
-       pages = (vring_size(num_descs, getpagesize()) + getpagesize() - 1)
+       /* First we need some memory for this virtqueue. */
+       pages = (vring_size(num_descs, LGUEST_VRING_ALIGN) + getpagesize() - 1)
                / getpagesize();
        p = get_pages(pages);
 
@@ -1047,6 +1174,8 @@ static void add_virtqueue(struct device *dev, unsigned int num_descs,
        vq->next = NULL;
        vq->last_avail_idx = 0;
        vq->dev = dev;
+       vq->inflight = 0;
+       vq->blocked = false;
 
        /* Initialize the configuration. */
        vq->config.num = num_descs;
@@ -1054,11 +1183,17 @@ static void add_virtqueue(struct device *dev, unsigned int num_descs,
        vq->config.pfn = to_guest_phys(p) / getpagesize();
 
        /* Initialize the vring. */
-       vring_init(&vq->vring, num_descs, p, getpagesize());
+       vring_init(&vq->vring, num_descs, p, LGUEST_VRING_ALIGN);
 
-       /* Add the configuration information to this device's descriptor. */
-       add_desc_field(dev, VIRTIO_CONFIG_F_VIRTQUEUE,
-                      sizeof(vq->config), &vq->config);
+       /* Append virtqueue to this device's descriptor.  We use
+        * device_config() to get the end of the device's current virtqueues;
+        * we check that we haven't added any config or feature information
+        * yet, otherwise we'd be overwriting them. */
+       assert(dev->desc->config_len == 0 && dev->desc->feature_len == 0);
+       memcpy(device_config(dev), &vq->config, sizeof(vq->config));
+       dev->desc->num_vq++;
+
+       verbose("Virtqueue page %#lx\n", to_guest_phys(p));
 
        /* Add to tail of list, so dev->vq is first vq, dev->vq->next is
         * second.  */
@@ -1069,26 +1204,50 @@ static void add_virtqueue(struct device *dev, unsigned int num_descs,
         * virtqueue. */
        vq->handle_output = handle_output;
 
-       /* Set the "Don't Notify Me" flag if we don't have a handler */
+       /* As an optimization, set the advisory "Don't Notify Me" flag if we
+        * don't have a handler */
        if (!handle_output)
                vq->vring.used->flags = VRING_USED_F_NO_NOTIFY;
 }
 
+/* The first half of the feature bitmask is for us to advertise features.  The
+ * second half is for the Guest to accept features. */
+static void add_feature(struct device *dev, unsigned bit)
+{
+       u8 *features = get_feature_bits(dev);
+
+       /* We can't extend the feature bits once we've added config bytes */
+       if (dev->desc->feature_len <= bit / CHAR_BIT) {
+               assert(dev->desc->config_len == 0);
+               dev->desc->feature_len = (bit / CHAR_BIT) + 1;
+       }
+
+       features[bit / CHAR_BIT] |= (1 << (bit % CHAR_BIT));
+}
+
+/* This routine sets the configuration fields for an existing device's
+ * descriptor.  It only works for the last device, but that's OK because that's
+ * how we use it. */
+static void set_config(struct device *dev, unsigned len, const void *conf)
+{
+       /* Check we haven't overflowed our single page. */
+       if (device_config(dev) + len > devices.descpage + getpagesize())
+               errx(1, "Too many devices");
+
+       /* Copy in the config information, and store the length. */
+       memcpy(device_config(dev), conf, len);
+       dev->desc->config_len = len;
+}
+
 /* This routine does all the creation and setup of a new device, including
- * calling new_dev_desc() to allocate the descriptor and device memory. */
+ * calling new_dev_desc() to allocate the descriptor and device memory.
+ *
+ * See what I mean about userspace being boring? */
 static struct device *new_device(const char *name, u16 type, int fd,
                                 bool (*handle_input)(int, struct device *))
 {
        struct device *dev = malloc(sizeof(*dev));
 
-       /* Append to device list.  Prepending to a single-linked list is
-        * easier, but the user expects the devices to be arranged on the bus
-        * in command-line order.  The first network device on the command line
-        * is eth0, the first block device /dev/vda, etc. */
-       *devices.lastdev = dev;
-       dev->next = NULL;
-       devices.lastdev = &dev->next;
-
        /* Now we populate the fields one at a time. */
        dev->fd = fd;
        /* If we have an input handler for this file descriptor, then we add it
@@ -1099,6 +1258,18 @@ static struct device *new_device(const char *name, u16 type, int fd,
        dev->handle_input = handle_input;
        dev->name = name;
        dev->vq = NULL;
+       dev->ready = NULL;
+
+       /* Append to device list.  Prepending to a single-linked list is
+        * easier, but the user expects the devices to be arranged on the bus
+        * in command-line order.  The first network device on the command line
+        * is eth0, the first block device /dev/vda, etc. */
+       if (devices.lastdev)
+               devices.lastdev->next = dev;
+       else
+               devices.dev = dev;
+       devices.lastdev = dev;
+
        return dev;
 }
 
@@ -1137,6 +1308,24 @@ static void setup_console(void)
 }
 /*:*/
 
+static void timeout_alarm(int sig)
+{
+       write(timeoutpipe[1], "", 1);
+}
+
+static void setup_timeout(void)
+{
+       if (pipe(timeoutpipe) != 0)
+               err(1, "Creating timeout pipe");
+
+       if (fcntl(timeoutpipe[1], F_SETFL,
+                 fcntl(timeoutpipe[1], F_GETFL) | O_NONBLOCK) != 0)
+               err(1, "Making timeout pipe nonblocking");
+
+       add_device_fd(timeoutpipe[0]);
+       signal(SIGALRM, timeout_alarm);
+}
+
 /*M:010 Inter-guest networking is an interesting area.  Simplest is to have a
  * --sharenet=<name> option which opens or creates a named pipe.  This can be
  * used to send packets to another guest in a 1:1 manner.
@@ -1155,10 +1344,25 @@ static void setup_console(void)
 
 static u32 str2ip(const char *ipaddr)
 {
-       unsigned int byte[4];
+       unsigned int b[4];
+
+       if (sscanf(ipaddr, "%u.%u.%u.%u", &b[0], &b[1], &b[2], &b[3]) != 4)
+               errx(1, "Failed to parse IP address '%s'", ipaddr);
+       return (b[0] << 24) | (b[1] << 16) | (b[2] << 8) | b[3];
+}
 
-       sscanf(ipaddr, "%u.%u.%u.%u", &byte[0], &byte[1], &byte[2], &byte[3]);
-       return (byte[0] << 24) | (byte[1] << 16) | (byte[2] << 8) | byte[3];
+static void str2mac(const char *macaddr, unsigned char mac[6])
+{
+       unsigned int m[6];
+       if (sscanf(macaddr, "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",
+                  &m[0], &m[1], &m[2], &m[3], &m[4], &m[5]) != 6)
+               errx(1, "Failed to parse mac address '%s'", macaddr);
+       mac[0] = m[0];
+       mac[1] = m[1];
+       mac[2] = m[2];
+       mac[3] = m[3];
+       mac[4] = m[4];
+       mac[5] = m[5];
 }
 
 /* This code is "adapted" from libbridge: it attaches the Host end of the
@@ -1179,6 +1383,7 @@ static void add_to_bridge(int fd, const char *if_name, const char *br_name)
                errx(1, "interface %s does not exist!", if_name);
 
        strncpy(ifr.ifr_name, br_name, IFNAMSIZ);
+       ifr.ifr_name[IFNAMSIZ-1] = '\0';
        ifr.ifr_ifindex = ifidx;
        if (ioctl(fd, SIOCBRADDIF, &ifr) < 0)
                err(1, "can't add %s to bridge %s", if_name, br_name);
@@ -1187,64 +1392,75 @@ static void add_to_bridge(int fd, const char *if_name, const char *br_name)
 /* This sets up the Host end of the network device with an IP address, brings
  * it up so packets will flow, the copies the MAC address into the hwaddr
  * pointer. */
-static void configure_device(int fd, const char *devname, u32 ipaddr,
-                            unsigned char hwaddr[6])
+static void configure_device(int fd, const char *tapif, u32 ipaddr)
 {
        struct ifreq ifr;
        struct sockaddr_in *sin = (struct sockaddr_in *)&ifr.ifr_addr;
 
-       /* Don't read these incantations.  Just cut & paste them like I did! */
        memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
-       strcpy(ifr.ifr_name, devname);
+       strcpy(ifr.ifr_name, tapif);
+
+       /* Don't read these incantations.  Just cut & paste them like I did! */
        sin->sin_family = AF_INET;
        sin->sin_addr.s_addr = htonl(ipaddr);
        if (ioctl(fd, SIOCSIFADDR, &ifr) != 0)
-               err(1, "Setting %s interface address", devname);
+               err(1, "Setting %s interface address", tapif);
        ifr.ifr_flags = IFF_UP;
        if (ioctl(fd, SIOCSIFFLAGS, &ifr) != 0)
-               err(1, "Bringing interface %s up", devname);
-
-       /* SIOC stands for Socket I/O Control.  G means Get (vs S for Set
-        * above).  IF means Interface, and HWADDR is hardware address.
-        * Simple! */
-       if (ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, &ifr) != 0)
-               err(1, "getting hw address for %s", devname);
-       memcpy(hwaddr, ifr.ifr_hwaddr.sa_data, 6);
+               err(1, "Bringing interface %s up", tapif);
 }
 
-/*L:195 Our network is a Host<->Guest network.  This can either use bridging or
- * routing, but the principle is the same: it uses the "tun" device to inject
- * packets into the Host as if they came in from a normal network card.  We
- * just shunt packets between the Guest and the tun device. */
-static void setup_tun_net(const char *arg)
+static int get_tun_device(char tapif[IFNAMSIZ])
 {
-       struct device *dev;
        struct ifreq ifr;
-       int netfd, ipfd;
-       u32 ip;
-       const char *br_name = NULL;
-       u8 hwaddr[6];
+       int netfd;
+
+       /* Start with this zeroed.  Messy but sure. */
+       memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
 
        /* We open the /dev/net/tun device and tell it we want a tap device.  A
         * tap device is like a tun device, only somehow different.  To tell
         * the truth, I completely blundered my way through this code, but it
         * works now! */
        netfd = open_or_die("/dev/net/tun", O_RDWR);
-       memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));
-       ifr.ifr_flags = IFF_TAP | IFF_NO_PI;
+       ifr.ifr_flags = IFF_TAP | IFF_NO_PI | IFF_VNET_HDR;
        strcpy(ifr.ifr_name, "tap%d");
        if (ioctl(netfd, TUNSETIFF, &ifr) != 0)
                err(1, "configuring /dev/net/tun");
+
+       if (ioctl(netfd, TUNSETOFFLOAD,
+                 TUN_F_CSUM|TUN_F_TSO4|TUN_F_TSO6|TUN_F_TSO_ECN) != 0)
+               err(1, "Could not set features for tun device");
+
        /* We don't need checksums calculated for packets coming in this
         * device: trust us! */
        ioctl(netfd, TUNSETNOCSUM, 1);
 
+       memcpy(tapif, ifr.ifr_name, IFNAMSIZ);
+       return netfd;
+}
+
+/*L:195 Our network is a Host<->Guest network.  This can either use bridging or
+ * routing, but the principle is the same: it uses the "tun" device to inject
+ * packets into the Host as if they came in from a normal network card.  We
+ * just shunt packets between the Guest and the tun device. */
+static void setup_tun_net(char *arg)
+{
+       struct device *dev;
+       int netfd, ipfd;
+       u32 ip = INADDR_ANY;
+       bool bridging = false;
+       char tapif[IFNAMSIZ], *p;
+       struct virtio_net_config conf;
+
+       netfd = get_tun_device(tapif);
+
        /* First we create a new network device. */
        dev = new_device("net", VIRTIO_ID_NET, netfd, handle_tun_input);
 
        /* Network devices need a receive and a send queue, just like
         * console. */
-       add_virtqueue(dev, VIRTQUEUE_NUM, enable_fd);
+       add_virtqueue(dev, VIRTQUEUE_NUM, net_enable_fd);
        add_virtqueue(dev, VIRTQUEUE_NUM, handle_net_output);
 
        /* We need a socket to perform the magic network ioctls to bring up the
@@ -1255,26 +1471,50 @@ static void setup_tun_net(const char *arg)
 
        /* If the command line was --tunnet=bridge:<name> do bridging. */
        if (!strncmp(BRIDGE_PFX, arg, strlen(BRIDGE_PFX))) {
-               ip = INADDR_ANY;
-               br_name = arg + strlen(BRIDGE_PFX);
-               add_to_bridge(ipfd, ifr.ifr_name, br_name);
-       } else /* It is an IP address to set up the device with */
-               ip = str2ip(arg);
+               arg += strlen(BRIDGE_PFX);
+               bridging = true;
+       }
 
-       /* Set up the tun device, and get the mac address for the interface. */
-       configure_device(ipfd, ifr.ifr_name, ip, hwaddr);
+       /* A mac address may follow the bridge name or IP address */
+       p = strchr(arg, ':');
+       if (p) {
+               str2mac(p+1, conf.mac);
+               add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_MAC);
+               *p = '\0';
+       }
 
-       /* Tell Guest what MAC address to use. */
-       add_desc_field(dev, VIRTIO_CONFIG_NET_MAC_F, sizeof(hwaddr), hwaddr);
+       /* arg is now either an IP address or a bridge name */
+       if (bridging)
+               add_to_bridge(ipfd, tapif, arg);
+       else
+               ip = str2ip(arg);
 
-       /* We don't seed the socket any more; setup is done. */
+       /* Set up the tun device. */
+       configure_device(ipfd, tapif, ip);
+
+       add_feature(dev, VIRTIO_F_NOTIFY_ON_EMPTY);
+       /* Expect Guest to handle everything except UFO */
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_CSUM);
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM);
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4);
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6);
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN);
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4);
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6);
+       add_feature(dev, VIRTIO_NET_F_HOST_ECN);
+       set_config(dev, sizeof(conf), &conf);
+
+       /* We don't need the socket any more; setup is done. */
        close(ipfd);
 
-       verbose("device %u: tun net %u.%u.%u.%u\n",
-               devices.device_num++,
-               (u8)(ip>>24),(u8)(ip>>16),(u8)(ip>>8),(u8)ip);
-       if (br_name)
-               verbose("attached to bridge: %s\n", br_name);
+       devices.device_num++;
+
+       if (bridging)
+               verbose("device %u: tun %s attached to bridge: %s\n",
+                       devices.device_num, tapif, arg);
+       else
+               verbose("device %u: tun %s: %s\n",
+                       devices.device_num, tapif, arg);
 }
 
 /* Our block (disk) device should be really simple: the Guest asks for a block
@@ -1303,7 +1543,6 @@ struct vblk_info
         * Launcher triggers interrupt to Guest. */
        int done_fd;
 };
-/*:*/
 
 /*L:210
  * The Disk
@@ -1316,7 +1555,7 @@ static bool service_io(struct device *dev)
        struct vblk_info *vblk = dev->priv;
        unsigned int head, out_num, in_num, wlen;
        int ret;
-       struct virtio_blk_inhdr *in;
+       u8 *in;
        struct virtio_blk_outhdr *out;
        struct iovec iov[dev->vq->vring.num];
        off64_t off;
@@ -1334,7 +1573,7 @@ static bool service_io(struct device *dev)
                     head, out_num, in_num);
 
        out = convert(&iov[0], struct virtio_blk_outhdr);
-       in = convert(&iov[out_num+in_num-1], struct virtio_blk_inhdr);
+       in = convert(&iov[out_num+in_num-1], u8);
        off = out->sector * 512;
 
        /* The block device implements "barriers", where the Guest indicates
@@ -1348,7 +1587,7 @@ static bool service_io(struct device *dev)
         * It'd be nice if we supported eject, for example, but we don't. */
        if (out->type & VIRTIO_BLK_T_SCSI_CMD) {
                fprintf(stderr, "Scsi commands unsupported\n");
-               in->status = VIRTIO_BLK_S_UNSUPP;
+               *in = VIRTIO_BLK_S_UNSUPP;
                wlen = sizeof(*in);
        } else if (out->type & VIRTIO_BLK_T_OUT) {
                /* Write */
@@ -1371,7 +1610,7 @@ static bool service_io(struct device *dev)
                        errx(1, "Write past end %llu+%u", off, ret);
                }
                wlen = sizeof(*in);
-               in->status = (ret >= 0 ? VIRTIO_BLK_S_OK : VIRTIO_BLK_S_IOERR);
+               *in = (ret >= 0 ? VIRTIO_BLK_S_OK : VIRTIO_BLK_S_IOERR);
        } else {
                /* Read */
 
@@ -1384,13 +1623,20 @@ static bool service_io(struct device *dev)
                verbose("READ from sector %llu: %i\n", out->sector, ret);
                if (ret >= 0) {
                        wlen = sizeof(*in) + ret;
-                       in->status = VIRTIO_BLK_S_OK;
+                       *in = VIRTIO_BLK_S_OK;
                } else {
                        wlen = sizeof(*in);
-                       in->status = VIRTIO_BLK_S_IOERR;
+                       *in = VIRTIO_BLK_S_IOERR;
                }
        }
 
+       /* OK, so we noted that it was pretty poor to use an fdatasync as a
+        * barrier.  But Christoph Hellwig points out that we need a sync
+        * *afterwards* as well: "Barriers specify no reordering to the front
+        * or the back."  And Jens Axboe confirmed it, so here we are: */
+       if (out->type & VIRTIO_BLK_T_BARRIER)
+               fdatasync(vblk->fd);
+
        /* We can't trigger an IRQ, because we're not the Launcher.  It does
         * that when we tell it we're done. */
        add_used(dev->vq, head, wlen);
@@ -1413,7 +1659,10 @@ static int io_thread(void *_dev)
        while (read(vblk->workpipe[0], &c, 1) == 1) {
                /* We acknowledge each request immediately to reduce latency,
                 * rather than waiting until we've done them all.  I haven't
-                * measured to see if it makes any difference. */
+                * measured to see if it makes any difference.
+                *
+                * That would be an interesting test, wouldn't it?  You could
+                * also try having more than one I/O thread. */
                while (service_io(dev))
                        write(vblk->done_fd, &c, 1);
        }
@@ -1421,7 +1670,7 @@ static int io_thread(void *_dev)
 }
 
 /* Now we've seen the I/O thread, we return to the Launcher to see what happens
- * when the thread tells us it's completed some I/O. */
+ * when that thread tells us it's completed some I/O. */
 static bool handle_io_finish(int fd, struct device *dev)
 {
        char c;
@@ -1437,7 +1686,7 @@ static bool handle_io_finish(int fd, struct device *dev)
 }
 
 /* When the Guest submits some I/O, we just need to wake the I/O thread. */
-static void handle_virtblk_output(int fd, struct virtqueue *vq)
+static void handle_virtblk_output(int fd, struct virtqueue *vq, bool timeout)
 {
        struct vblk_info *vblk = vq->dev->priv;
        char c = 0;
@@ -1455,8 +1704,7 @@ static void setup_block_file(const char *filename)
        struct device *dev;
        struct vblk_info *vblk;
        void *stack;
-       u64 cap;
-       unsigned int val;
+       struct virtio_blk_config conf;
 
        /* This is the pipe the I/O thread will use to tell us I/O is done. */
        pipe(p);
@@ -1474,14 +1722,18 @@ static void setup_block_file(const char *filename)
        vblk->fd = open_or_die(filename, O_RDWR|O_LARGEFILE);
        vblk->len = lseek64(vblk->fd, 0, SEEK_END);
 
+       /* We support barriers. */
+       add_feature(dev, VIRTIO_BLK_F_BARRIER);
+
        /* Tell Guest how many sectors this device has. */
-       cap = cpu_to_le64(vblk->len / 512);
-       add_desc_field(dev, VIRTIO_CONFIG_BLK_F_CAPACITY, sizeof(cap), &cap);
+       conf.capacity = cpu_to_le64(vblk->len / 512);
 
        /* Tell Guest not to put in too many descriptors at once: two are used
         * for the in and out elements. */
-       val = cpu_to_le32(VIRTQUEUE_NUM - 2);
-       add_desc_field(dev, VIRTIO_CONFIG_BLK_F_SEG_MAX, sizeof(val), &val);
+       add_feature(dev, VIRTIO_BLK_F_SEG_MAX);
+       conf.seg_max = cpu_to_le32(VIRTQUEUE_NUM - 2);
+
+       set_config(dev, sizeof(conf), &conf);
 
        /* The I/O thread writes to this end of the pipe when done. */
        vblk->done_fd = p[1];
@@ -1490,11 +1742,12 @@ static void setup_block_file(const char *filename)
         * more work. */
        pipe(vblk->workpipe);
 
-       /* Create stack for thread and run it */
+       /* Create stack for thread and run it.  Since stack grows upwards, we
+        * point the stack pointer to the end of this region. */
        stack = malloc(32768);
        /* SIGCHLD - We dont "wait" for our cloned thread, so prevent it from
         * becoming a zombie. */
-       if (clone(io_thread, stack + 32768,  CLONE_VM | SIGCHLD, dev) == -1)
+       if (clone(io_thread, stack + 32768, CLONE_VM | SIGCHLD, dev) == -1)
                err(1, "Creating clone");
 
        /* We don't need to keep the I/O thread's end of the pipes open. */
@@ -1502,25 +1755,84 @@ static void setup_block_file(const char *filename)
        close(vblk->workpipe[0]);
 
        verbose("device %u: virtblock %llu sectors\n",
-               devices.device_num, cap);
+               devices.device_num, le64_to_cpu(conf.capacity));
 }
-/* That's the end of device setup. :*/
 
-/* Reboot */
+/* Our random number generator device reads from /dev/random into the Guest's
+ * input buffers.  The usual case is that the Guest doesn't want random numbers
+ * and so has no buffers although /dev/random is still readable, whereas
+ * console is the reverse.
+ *
+ * The same logic applies, however. */
+static bool handle_rng_input(int fd, struct device *dev)
+{
+       int len;
+       unsigned int head, in_num, out_num, totlen = 0;
+       struct iovec iov[dev->vq->vring.num];
+
+       /* First we need a buffer from the Guests's virtqueue. */
+       head = get_vq_desc(dev->vq, iov, &out_num, &in_num);
+
+       /* If they're not ready for input, stop listening to this file
+        * descriptor.  We'll start again once they add an input buffer. */
+       if (head == dev->vq->vring.num)
+               return false;
+
+       if (out_num)
+               errx(1, "Output buffers in rng?");
+
+       /* This is why we convert to iovecs: the readv() call uses them, and so
+        * it reads straight into the Guest's buffer.  We loop to make sure we
+        * fill it. */
+       while (!iov_empty(iov, in_num)) {
+               len = readv(dev->fd, iov, in_num);
+               if (len <= 0)
+                       err(1, "Read from /dev/random gave %i", len);
+               iov_consume(iov, in_num, len);
+               totlen += len;
+       }
+
+       /* Tell the Guest about the new input. */
+       add_used_and_trigger(fd, dev->vq, head, totlen);
+
+       /* Everything went OK! */
+       return true;
+}
+
+/* And this creates a "hardware" random number device for the Guest. */
+static void setup_rng(void)
+{
+       struct device *dev;
+       int fd;
+
+       fd = open_or_die("/dev/random", O_RDONLY);
+
+       /* The device responds to return from I/O thread. */
+       dev = new_device("rng", VIRTIO_ID_RNG, fd, handle_rng_input);
+
+       /* The device has one virtqueue, where the Guest places inbufs. */
+       add_virtqueue(dev, VIRTQUEUE_NUM, enable_fd);
+
+       verbose("device %u: rng\n", devices.device_num++);
+}
+/* That's the end of device setup. */
+
+/*L:230 Reboot is pretty easy: clean up and exec() the Launcher afresh. */
 static void __attribute__((noreturn)) restart_guest(void)
 {
        unsigned int i;
 
-       /* Closing pipes causes the waker thread and io_threads to die, and
-        * closing /dev/lguest cleans up the Guest.  Since we don't track all
-        * open fds, we simply close everything beyond stderr. */
+       /* Since we don't track all open fds, we simply close everything beyond
+        * stderr. */
        for (i = 3; i < FD_SETSIZE; i++)
                close(i);
+
+       /* The exec automatically gets rid of the I/O and Waker threads. */
        execv(main_args[0], main_args);
        err(1, "Could not exec %s", main_args[0]);
 }
 
-/*L:220 Finally we reach the core of the Launcher, which runs the Guest, serves
+/*L:220 Finally we reach the core of the Launcher which runs the Guest, serves
  * its input and output, and finally, lays it to rest. */
 static void __attribute__((noreturn)) run_guest(int lguest_fd)
 {
@@ -1530,7 +1842,8 @@ static void __attribute__((noreturn)) run_guest(int lguest_fd)
                int readval;
 
                /* We read from the /dev/lguest device to run the Guest. */
-               readval = read(lguest_fd, &notify_addr, sizeof(notify_addr));
+               readval = pread(lguest_fd, &notify_addr,
+                               sizeof(notify_addr), cpu_id);
 
                /* One unsigned long means the Guest did HCALL_NOTIFY */
                if (readval == sizeof(notify_addr)) {
@@ -1540,23 +1853,27 @@ static void __attribute__((noreturn)) run_guest(int lguest_fd)
                /* ENOENT means the Guest died.  Reading tells us why. */
                } else if (errno == ENOENT) {
                        char reason[1024] = { 0 };
-                       read(lguest_fd, reason, sizeof(reason)-1);
+                       pread(lguest_fd, reason, sizeof(reason)-1, cpu_id);
                        errx(1, "%s", reason);
                /* ERESTART means that we need to reboot the guest */
                } else if (errno == ERESTART) {
                        restart_guest();
-               /* EAGAIN means the Waker wanted us to look at some input.
+               /* EAGAIN means a signal (timeout).
                 * Anything else means a bug or incompatible change. */
                } else if (errno != EAGAIN)
                        err(1, "Running guest failed");
 
+               /* Only service input on thread for CPU 0. */
+               if (cpu_id != 0)
+                       continue;
+
                /* Service input, then unset the BREAK to release the Waker. */
                handle_input(lguest_fd);
-               if (write(lguest_fd, args, sizeof(args)) < 0)
+               if (pwrite(lguest_fd, args, sizeof(args), cpu_id) < 0)
                        err(1, "Resetting break");
        }
 }
-/*
+/*L:240
  * This is the end of the Launcher.  The good news: we are over halfway
  * through!  The bad news: the most fiendish part of the code still lies ahead
  * of us.
@@ -1569,13 +1886,14 @@ static struct option opts[] = {
        { "verbose", 0, NULL, 'v' },
        { "tunnet", 1, NULL, 't' },
        { "block", 1, NULL, 'b' },
+       { "rng", 0, NULL, 'r' },
        { "initrd", 1, NULL, 'i' },
        { NULL },
 };
 static void usage(void)
 {
        errx(1, "Usage: lguest [--verbose] "
-            "[--tunnet=(<ipaddr>|bridge:<bridgename>)\n"
+            "[--tunnet=(<ipaddr>:<macaddr>|bridge:<bridgename>:<macaddr>)\n"
             "|--block=<filename>|--initrd=<filename>]...\n"
             "<mem-in-mb> vmlinux [args...]");
 }
@@ -1585,7 +1903,7 @@ int main(int argc, char *argv[])
 {
        /* Memory, top-level pagetable, code startpoint and size of the
         * (optional) initrd. */
-       unsigned long mem = 0, pgdir, start, initrd_size = 0;
+       unsigned long mem = 0, start, initrd_size = 0;
        /* Two temporaries and the /dev/lguest file descriptor. */
        int i, c, lguest_fd;
        /* The boot information for the Guest. */
@@ -1602,14 +1920,15 @@ int main(int argc, char *argv[])
        /* First we initialize the device list.  Since console and network
         * device receive input from a file descriptor, we keep an fdset
         * (infds) and the maximum fd number (max_infd) with the head of the
-        * list.  We also keep a pointer to the last device, for easy appending
-        * to the list.  Finally, we keep the next interrupt number to hand out
-        * (1: remember that 0 is used by the timer). */
+        * list.  We also keep a pointer to the last device.  Finally, we keep
+        * the next interrupt number to use for devices (1: remember that 0 is
+        * used by the timer). */
        FD_ZERO(&devices.infds);
        devices.max_infd = -1;
-       devices.lastdev = &devices.dev;
+       devices.lastdev = NULL;
        devices.next_irq = 1;
 
+       cpu_id = 0;
        /* We need to know how much memory so we can set up the device
         * descriptor and memory pages for the devices as we parse the command
         * line.  So we quickly look through the arguments to find the amount
@@ -1642,6 +1961,9 @@ int main(int argc, char *argv[])
                case 'b':
                        setup_block_file(optarg);
                        break;
+               case 'r':
+                       setup_rng();
+                       break;
                case 'i':
                        initrd_name = optarg;
                        break;
@@ -1660,6 +1982,9 @@ int main(int argc, char *argv[])
        /* We always have a console device */
        setup_console();
 
+       /* We can timeout waiting for Guest network transmit. */
+       setup_timeout();
+
        /* Now we load the kernel */
        start = load_kernel(open_or_die(argv[optind+1], O_RDONLY));
 
@@ -1677,9 +2002,6 @@ int main(int argc, char *argv[])
                boot->hdr.type_of_loader = 0xFF;
        }
 
-       /* Set up the initial linear pagetables, starting below the initrd. */
-       pgdir = setup_pagetables(mem, initrd_size);
-
        /* The Linux boot header contains an "E820" memory map: ours is a
         * simple, single region. */
        boot->e820_entries = 1;
@@ -1701,12 +2023,12 @@ int main(int argc, char *argv[])
 
        /* We tell the kernel to initialize the Guest: this returns the open
         * /dev/lguest file descriptor. */
-       lguest_fd = tell_kernel(pgdir, start);
+       lguest_fd = tell_kernel(start);
 
-       /* We fork off a child process, which wakes the Launcher whenever one
-        * of the input file descriptors needs attention.  Otherwise we would
-        * run the Guest until it tries to output something. */
-       waker_fd = setup_waker(lguest_fd);
+       /* We clone off a thread, which wakes the Launcher whenever one of the
+        * input file descriptors needs attention.  We call this the Waker, and
+        * we'll cover it in a moment. */
+       setup_waker(lguest_fd);
 
        /* Finally, run the Guest.  This doesn't return. */
        run_guest(lguest_fd);