virtio: console: Introduce function to hand off data from host to readers
[safe/jmp/linux-2.6] / drivers / char / virtio_console.c
index 58684e4..5096d92 100644 (file)
@@ -1,18 +1,5 @@
-/*D:300
- * The Guest console driver
- *
- * Writing console drivers is one of the few remaining Dark Arts in Linux.
- * Fortunately for us, the path of virtual consoles has been well-trodden by
- * the PowerPC folks, who wrote "hvc_console.c" to generically support any
- * virtual console.  We use that infrastructure which only requires us to write
- * the basic put_chars and get_chars functions and call the right register
- * functions.
- :*/
-
-/*M:002 The console can be flooded: while the Guest is processing input the
- * Host can send more.  Buffering in the Host could alleviate this, but it is a
- * difficult problem in general. :*/
-/* Copyright (C) 2006, 2007 Rusty Russell, IBM Corporation
+/*
+ * Copyright (C) 2006, 2007, 2009 Rusty Russell, IBM Corporation
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  */
 #include <linux/err.h>
 #include <linux/init.h>
+#include <linux/list.h>
+#include <linux/spinlock.h>
 #include <linux/virtio.h>
 #include <linux/virtio_console.h>
 #include "hvc_console.h"
 
-/*D:340 These represent our input and output console queues, and the virtio
- * operations for them. */
-static struct virtqueue *in_vq, *out_vq;
-static struct virtio_device *vdev;
+/*
+ * This is a global struct for storing common data for all the devices
+ * this driver handles.
+ *
+ * Mainly, it has a linked list for all the consoles in one place so
+ * that callbacks from hvc for get_chars(), put_chars() work properly
+ * across multiple devices and multiple ports per device.
+ */
+struct ports_driver_data {
+       /*
+        * This is used to keep track of the number of hvc consoles
+        * spawned by this driver.  This number is given as the first
+        * argument to hvc_alloc().  To correctly map an initial
+        * console spawned via hvc_instantiate to the console being
+        * hooked up via hvc_alloc, we need to pass the same vtermno.
+        *
+        * We also just assume the first console being initialised was
+        * the first one that got used as the initial console.
+        */
+       unsigned int next_vtermno;
+
+       /* All the console devices handled by this driver */
+       struct list_head consoles;
+};
+static struct ports_driver_data pdrvdata;
+
+DEFINE_SPINLOCK(pdrvdata_lock);
+
+/* This struct holds information that's relevant only for console ports */
+struct console {
+       /* We'll place all consoles in a list in the pdrvdata struct */
+       struct list_head list;
+
+       /* The hvc device associated with this console port */
+       struct hvc_struct *hvc;
+
+       /*
+        * This number identifies the number that we used to register
+        * with hvc in hvc_instantiate() and hvc_alloc(); this is the
+        * number passed on by the hvc callbacks to us to
+        * differentiate between the other console ports handled by
+        * this driver
+        */
+       u32 vtermno;
+};
 
-/* This is our input buffer, and how much data is left in it. */
-static unsigned int in_len;
-static char *in, *inbuf;
+/*
+ * This is a per-device struct that stores data common to all the
+ * ports for that device (vdev->priv).
+ */
+struct ports_device {
+       /* Array of per-port IO virtqueues */
+       struct virtqueue **in_vqs, **out_vqs;
 
-/* The operations for our console. */
-static struct hv_ops virtio_cons;
+       struct virtio_device *vdev;
+};
 
-/* The hvc device */
-static struct hvc_struct *hvc;
+struct port_buffer {
+       char *buf;
 
-/*D:310 The put_chars() callback is pretty straightforward.
+       /* size of the buffer in *buf above */
+       size_t size;
+
+       /* used length of the buffer */
+       size_t len;
+       /* offset in the buf from which to consume data */
+       size_t offset;
+};
+
+/* This struct holds the per-port data */
+struct port {
+       /* Pointer to the parent virtio_console device */
+       struct ports_device *portdev;
+
+       /* The current buffer from which data has to be fed to readers */
+       struct port_buffer *inbuf;
+
+       /*
+        * To protect the operations on the in_vq associated with this
+        * port.  Has to be a spinlock because it can be called from
+        * interrupt context (get_char()).
+        */
+       spinlock_t inbuf_lock;
+
+       /* The IO vqs for this port */
+       struct virtqueue *in_vq, *out_vq;
+
+       /*
+        * The entries in this struct will be valid if this port is
+        * hooked up to an hvc console
+        */
+       struct console cons;
+};
+
+/* This is the very early arch-specified put chars function. */
+static int (*early_put_chars)(u32, const char *, int);
+
+static struct port *find_port_by_vtermno(u32 vtermno)
+{
+       struct port *port;
+       struct console *cons;
+       unsigned long flags;
+
+       spin_lock_irqsave(&pdrvdata_lock, flags);
+       list_for_each_entry(cons, &pdrvdata.consoles, list) {
+               if (cons->vtermno == vtermno) {
+                       port = container_of(cons, struct port, cons);
+                       goto out;
+               }
+       }
+       port = NULL;
+out:
+       spin_unlock_irqrestore(&pdrvdata_lock, flags);
+       return port;
+}
+
+static struct port *find_port_by_vq(struct ports_device *portdev,
+                                   struct virtqueue *vq)
+{
+       struct port *port;
+       struct console *cons;
+       unsigned long flags;
+
+       spin_lock_irqsave(&pdrvdata_lock, flags);
+       list_for_each_entry(cons, &pdrvdata.consoles, list) {
+               port = container_of(cons, struct port, cons);
+               if (port->in_vq == vq || port->out_vq == vq)
+                       goto out;
+       }
+       port = NULL;
+out:
+       spin_unlock_irqrestore(&pdrvdata_lock, flags);
+       return port;
+}
+
+static void free_buf(struct port_buffer *buf)
+{
+       kfree(buf->buf);
+       kfree(buf);
+}
+
+static struct port_buffer *alloc_buf(size_t buf_size)
+{
+       struct port_buffer *buf;
+
+       buf = kmalloc(sizeof(*buf), GFP_KERNEL);
+       if (!buf)
+               goto fail;
+       buf->buf = kzalloc(buf_size, GFP_KERNEL);
+       if (!buf->buf)
+               goto free_buf;
+       buf->len = 0;
+       buf->offset = 0;
+       buf->size = buf_size;
+       return buf;
+
+free_buf:
+       kfree(buf);
+fail:
+       return NULL;
+}
+
+/* Callers should take appropriate locks */
+static void *get_inbuf(struct port *port)
+{
+       struct port_buffer *buf;
+       struct virtqueue *vq;
+       unsigned int len;
+
+       vq = port->in_vq;
+       buf = vq->vq_ops->get_buf(vq, &len);
+       if (buf) {
+               buf->len = len;
+               buf->offset = 0;
+       }
+       return buf;
+}
+
+/*
+ * Create a scatter-gather list representing our input buffer and put
+ * it in the queue.
  *
- * We turn the characters into a scatter-gather list, add it to the output
- * queue and then kick the Host.  Then we sit here waiting for it to finish:
- * inefficient in theory, but in practice implementations will do it
- * immediately (lguest's Launcher does). */
+ * Callers should take appropriate locks.
+ */
+static int add_inbuf(struct virtqueue *vq, struct port_buffer *buf)
+{
+       struct scatterlist sg[1];
+       int ret;
+
+       sg_init_one(sg, buf->buf, buf->size);
+
+       ret = vq->vq_ops->add_buf(vq, sg, 0, 1, buf);
+       vq->vq_ops->kick(vq);
+       return ret;
+}
+
+static bool port_has_data(struct port *port)
+{
+       unsigned long flags;
+       bool ret;
+
+       ret = false;
+       spin_lock_irqsave(&port->inbuf_lock, flags);
+       if (port->inbuf)
+               ret = true;
+       spin_unlock_irqrestore(&port->inbuf_lock, flags);
+
+       return ret;
+}
+
+/*
+ * Give out the data that's requested from the buffer that we have
+ * queued up.
+ */
+static ssize_t fill_readbuf(struct port *port, char *out_buf, size_t out_count)
+{
+       struct port_buffer *buf;
+       unsigned long flags;
+
+       if (!out_count || !port_has_data(port))
+               return 0;
+
+       buf = port->inbuf;
+       if (out_count > buf->len - buf->offset)
+               out_count = buf->len - buf->offset;
+
+       memcpy(out_buf, buf->buf + buf->offset, out_count);
+
+       /* Return the number of bytes actually copied */
+       buf->offset += out_count;
+
+       if (buf->offset == buf->len) {
+               /*
+                * We're done using all the data in this buffer.
+                * Re-queue so that the Host can send us more data.
+                */
+               spin_lock_irqsave(&port->inbuf_lock, flags);
+               port->inbuf = NULL;
+
+               if (add_inbuf(port->in_vq, buf) < 0)
+                       dev_warn(&port->portdev->vdev->dev, "failed add_buf\n");
+
+               spin_unlock_irqrestore(&port->inbuf_lock, flags);
+       }
+       return out_count;
+}
+
+/*
+ * The put_chars() callback is pretty straightforward.
+ *
+ * We turn the characters into a scatter-gather list, add it to the
+ * output queue and then kick the Host.  Then we sit here waiting for
+ * it to finish: inefficient in theory, but in practice
+ * implementations will do it immediately (lguest's Launcher does).
+ */
 static int put_chars(u32 vtermno, const char *buf, int count)
 {
        struct scatterlist sg[1];
+       struct port *port;
+       struct virtqueue *out_vq;
        unsigned int len;
 
+       port = find_port_by_vtermno(vtermno);
+       if (!port)
+               return 0;
+
+       if (unlikely(early_put_chars))
+               return early_put_chars(vtermno, buf, count);
+
+       out_vq = port->out_vq;
        /* This is a convenient routine to initialize a single-elem sg list */
        sg_init_one(sg, buf, count);
 
-       /* add_buf wants a token to identify this buffer: we hand it any
-        * non-NULL pointer, since there's only ever one buffer. */
-       if (out_vq->vq_ops->add_buf(out_vq, sg, 1, 0, (void *)1) == 0) {
+       /* This shouldn't fail: if it does, we lose chars. */
+       if (out_vq->vq_ops->add_buf(out_vq, sg, 1, 0, port) >= 0) {
                /* Tell Host to go! */
                out_vq->vq_ops->kick(out_vq);
-               /* Chill out until it's done with the buffer. */
                while (!out_vq->vq_ops->get_buf(out_vq, &len))
                        cpu_relax();
        }
@@ -77,93 +308,60 @@ static int put_chars(u32 vtermno, const char *buf, int count)
        return count;
 }
 
-/* Create a scatter-gather list representing our input buffer and put it in the
- * queue. */
-static void add_inbuf(void)
-{
-       struct scatterlist sg[1];
-       sg_init_one(sg, inbuf, PAGE_SIZE);
-
-       /* We should always be able to add one buffer to an empty queue. */
-       if (in_vq->vq_ops->add_buf(in_vq, sg, 0, 1, inbuf) != 0)
-               BUG();
-       in_vq->vq_ops->kick(in_vq);
-}
-
-/*D:350 get_chars() is the callback from the hvc_console infrastructure when
- * an interrupt is received.
+/*
+ * get_chars() is the callback from the hvc_console infrastructure
+ * when an interrupt is received.
  *
- * Most of the code deals with the fact that the hvc_console() infrastructure
- * only asks us for 16 bytes at a time.  We keep in_offset and in_used fields
- * for partially-filled buffers. */
+ * We call out to fill_readbuf that gets us the required data from the
+ * buffers that are queued up.
+ */
 static int get_chars(u32 vtermno, char *buf, int count)
 {
-       /* If we don't have an input queue yet, we can't get input. */
-       BUG_ON(!in_vq);
-
-       /* No buffer?  Try to get one. */
-       if (!in_len) {
-               in = in_vq->vq_ops->get_buf(in_vq, &in_len);
-               if (!in)
-                       return 0;
-       }
-
-       /* You want more than we have to give?  Well, try wanting less! */
-       if (in_len < count)
-               count = in_len;
-
-       /* Copy across to their buffer and increment offset. */
-       memcpy(buf, in, count);
-       in += count;
-       in_len -= count;
+       struct port *port;
 
-       /* Finished?  Re-register buffer so Host will use it again. */
-       if (in_len == 0)
-               add_inbuf();
+       port = find_port_by_vtermno(vtermno);
+       if (!port)
+               return 0;
 
-       return count;
-}
-/*:*/
+       /* If we don't have an input queue yet, we can't get input. */
+       BUG_ON(!port->in_vq);
 
-/*D:320 Console drivers are initialized very early so boot messages can go out,
- * so we do things slightly differently from the generic virtio initialization
- * of the net and block drivers.
- *
- * At this stage, the console is output-only.  It's too early to set up a
- * virtqueue, so we let the drivers do some boutique early-output thing. */
-int __init virtio_cons_early_init(int (*put_chars)(u32, const char *, int))
-{
-       virtio_cons.put_chars = put_chars;
-       return hvc_instantiate(0, 0, &virtio_cons);
+       return fill_readbuf(port, buf, count);
 }
 
-/*
- * virtio console configuration. This supports:
- * - console resize
- */
-static void virtcons_apply_config(struct virtio_device *dev)
+static void resize_console(struct port *port)
 {
+       struct virtio_device *vdev;
        struct winsize ws;
 
-       if (virtio_has_feature(dev, VIRTIO_CONSOLE_F_SIZE)) {
-               dev->config->get(dev,
-                                offsetof(struct virtio_console_config, cols),
-                                &ws.ws_col, sizeof(u16));
-               dev->config->get(dev,
-                                offsetof(struct virtio_console_config, rows),
-                                &ws.ws_row, sizeof(u16));
-               hvc_resize(hvc, ws);
+       vdev = port->portdev->vdev;
+       if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_CONSOLE_F_SIZE)) {
+               vdev->config->get(vdev,
+                                 offsetof(struct virtio_console_config, cols),
+                                 &ws.ws_col, sizeof(u16));
+               vdev->config->get(vdev,
+                                 offsetof(struct virtio_console_config, rows),
+                                 &ws.ws_row, sizeof(u16));
+               hvc_resize(port->cons.hvc, ws);
        }
 }
 
-/*
- * we support only one console, the hvc struct is a global var
- * We set the configuration at this point, since we now have a tty
- */
+static void virtcons_apply_config(struct virtio_device *vdev)
+{
+       resize_console(find_port_by_vtermno(0));
+}
+
+/* We set the configuration at this point, since we now have a tty */
 static int notifier_add_vio(struct hvc_struct *hp, int data)
 {
+       struct port *port;
+
+       port = find_port_by_vtermno(hp->vtermno);
+       if (!port)
+               return -EINVAL;
+
        hp->irq_requested = 1;
-       virtcons_apply_config(vdev);
+       resize_console(port);
 
        return 0;
 }
@@ -175,77 +373,241 @@ static void notifier_del_vio(struct hvc_struct *hp, int data)
 
 static void hvc_handle_input(struct virtqueue *vq)
 {
-       if (hvc_poll(hvc))
+       struct port *port;
+       unsigned long flags;
+
+       port = find_port_by_vq(vq->vdev->priv, vq);
+       if (!port)
+               return;
+
+       spin_lock_irqsave(&port->inbuf_lock, flags);
+       port->inbuf = get_inbuf(port);
+       spin_unlock_irqrestore(&port->inbuf_lock, flags);
+
+       if (hvc_poll(port->cons.hvc))
                hvc_kick();
 }
 
-/*D:370 Once we're further in boot, we get probed like any other virtio device.
- * At this stage we set up the output virtqueue.
- *
- * To set up and manage our virtual console, we call hvc_alloc().  Since we
- * never remove the console device we never need this pointer again.
+/* The operations for the console. */
+static const struct hv_ops hv_ops = {
+       .get_chars = get_chars,
+       .put_chars = put_chars,
+       .notifier_add = notifier_add_vio,
+       .notifier_del = notifier_del_vio,
+       .notifier_hangup = notifier_del_vio,
+};
+
+/*
+ * Console drivers are initialized very early so boot messages can go
+ * out, so we do things slightly differently from the generic virtio
+ * initialization of the net and block drivers.
  *
- * Finally we put our input buffer in the input queue, ready to receive. */
-static int __devinit virtcons_probe(struct virtio_device *dev)
+ * At this stage, the console is output-only.  It's too early to set
+ * up a virtqueue, so we let the drivers do some boutique early-output
+ * thing.
+ */
+int __init virtio_cons_early_init(int (*put_chars)(u32, const char *, int))
 {
+       early_put_chars = put_chars;
+       return hvc_instantiate(0, 0, &hv_ops);
+}
+
+int __devinit init_port_console(struct port *port)
+{
+       int ret;
+
+       /*
+        * The Host's telling us this port is a console port.  Hook it
+        * up with an hvc console.
+        *
+        * To set up and manage our virtual console, we call
+        * hvc_alloc().
+        *
+        * The first argument of hvc_alloc() is the virtual console
+        * number.  The second argument is the parameter for the
+        * notification mechanism (like irq number).  We currently
+        * leave this as zero, virtqueues have implicit notifications.
+        *
+        * The third argument is a "struct hv_ops" containing the
+        * put_chars() get_chars(), notifier_add() and notifier_del()
+        * pointers.  The final argument is the output buffer size: we
+        * can do any size, so we put PAGE_SIZE here.
+        */
+       port->cons.vtermno = pdrvdata.next_vtermno;
+
+       port->cons.hvc = hvc_alloc(port->cons.vtermno, 0, &hv_ops, PAGE_SIZE);
+       if (IS_ERR(port->cons.hvc)) {
+               ret = PTR_ERR(port->cons.hvc);
+               port->cons.hvc = NULL;
+               return ret;
+       }
+       spin_lock_irq(&pdrvdata_lock);
+       pdrvdata.next_vtermno++;
+       list_add_tail(&port->cons.list, &pdrvdata.consoles);
+       spin_unlock_irq(&pdrvdata_lock);
+
+       return 0;
+}
+
+static int __devinit add_port(struct ports_device *portdev)
+{
+       struct port *port;
+       struct port_buffer *inbuf;
        int err;
 
-       vdev = dev;
+       port = kmalloc(sizeof(*port), GFP_KERNEL);
+       if (!port) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto fail;
+       }
+
+       port->portdev = portdev;
+
+       port->inbuf = NULL;
 
-       /* This is the scratch page we use to receive console input */
-       inbuf = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
+       port->in_vq = portdev->in_vqs[0];
+       port->out_vq = portdev->out_vqs[0];
+
+       spin_lock_init(&port->inbuf_lock);
+
+       inbuf = alloc_buf(PAGE_SIZE);
        if (!inbuf) {
                err = -ENOMEM;
-               goto fail;
+               goto free_port;
        }
 
-       /* Find the input queue. */
-       /* FIXME: This is why we want to wean off hvc: we do nothing
-        * when input comes in. */
-       in_vq = vdev->config->find_vq(vdev, 0, hvc_handle_input, "input");
-       if (IS_ERR(in_vq)) {
-               err = PTR_ERR(in_vq);
-               goto free;
+       /* Register the input buffer the first time. */
+       add_inbuf(port->in_vq, inbuf);
+
+       err = init_port_console(port);
+       if (err)
+               goto free_inbuf;
+
+       return 0;
+
+free_inbuf:
+       free_buf(inbuf);
+free_port:
+       kfree(port);
+fail:
+       return err;
+}
+
+static int init_vqs(struct ports_device *portdev)
+{
+       vq_callback_t **io_callbacks;
+       char **io_names;
+       struct virtqueue **vqs;
+       u32 nr_ports, nr_queues;
+       int err;
+
+       /* We currently only have one port and two queues for that port */
+       nr_ports = 1;
+       nr_queues = 2;
+
+       vqs = kmalloc(nr_queues * sizeof(struct virtqueue *), GFP_KERNEL);
+       if (!vqs) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto fail;
        }
+       io_callbacks = kmalloc(nr_queues * sizeof(vq_callback_t *), GFP_KERNEL);
+       if (!io_callbacks) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto free_vqs;
+       }
+       io_names = kmalloc(nr_queues * sizeof(char *), GFP_KERNEL);
+       if (!io_names) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto free_callbacks;
+       }
+       portdev->in_vqs = kmalloc(nr_ports * sizeof(struct virtqueue *),
+                                 GFP_KERNEL);
+       if (!portdev->in_vqs) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto free_names;
+       }
+       portdev->out_vqs = kmalloc(nr_ports * sizeof(struct virtqueue *),
+                                  GFP_KERNEL);
+       if (!portdev->out_vqs) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto free_invqs;
+       }
+
+       io_callbacks[0] = hvc_handle_input;
+       io_callbacks[1] = NULL;
+       io_names[0] = "input";
+       io_names[1] = "output";
+
+       /* Find the queues. */
+       err = portdev->vdev->config->find_vqs(portdev->vdev, nr_queues, vqs,
+                                             io_callbacks,
+                                             (const char **)io_names);
+       if (err)
+               goto free_outvqs;
+
+       portdev->in_vqs[0] = vqs[0];
+       portdev->out_vqs[0] = vqs[1];
 
-       out_vq = vdev->config->find_vq(vdev, 1, NULL, "output");
-       if (IS_ERR(out_vq)) {
-               err = PTR_ERR(out_vq);
-               goto free_in_vq;
+       kfree(io_callbacks);
+       kfree(io_names);
+       kfree(vqs);
+
+       return 0;
+
+free_names:
+       kfree(io_names);
+free_callbacks:
+       kfree(io_callbacks);
+free_outvqs:
+       kfree(portdev->out_vqs);
+free_invqs:
+       kfree(portdev->in_vqs);
+free_vqs:
+       kfree(vqs);
+fail:
+       return err;
+}
+
+/*
+ * Once we're further in boot, we get probed like any other virtio
+ * device.
+ */
+static int __devinit virtcons_probe(struct virtio_device *vdev)
+{
+       struct ports_device *portdev;
+       int err;
+
+       portdev = kmalloc(sizeof(*portdev), GFP_KERNEL);
+       if (!portdev) {
+               err = -ENOMEM;
+               goto fail;
        }
 
-       /* Start using the new console output. */
-       virtio_cons.get_chars = get_chars;
-       virtio_cons.put_chars = put_chars;
-       virtio_cons.notifier_add = notifier_add_vio;
-       virtio_cons.notifier_del = notifier_del_vio;
-       virtio_cons.notifier_hangup = notifier_del_vio;
-
-       /* The first argument of hvc_alloc() is the virtual console number, so
-        * we use zero.  The second argument is the parameter for the
-        * notification mechanism (like irq number). We currently leave this
-        * as zero, virtqueues have implicit notifications.
-        *
-        * The third argument is a "struct hv_ops" containing the put_chars()
-        * get_chars(), notifier_add() and notifier_del() pointers.
-        * The final argument is the output buffer size: we can do any size,
-        * so we put PAGE_SIZE here. */
-       hvc = hvc_alloc(0, 0, &virtio_cons, PAGE_SIZE);
-       if (IS_ERR(hvc)) {
-               err = PTR_ERR(hvc);
-               goto free_out_vq;
+       /* Attach this portdev to this virtio_device, and vice-versa. */
+       portdev->vdev = vdev;
+       vdev->priv = portdev;
+
+       err = init_vqs(portdev);
+       if (err < 0) {
+               dev_err(&vdev->dev, "Error %d initializing vqs\n", err);
+               goto free;
        }
 
-       /* Register the input buffer the first time. */
-       add_inbuf();
+       /* We only have one port. */
+       err = add_port(portdev);
+       if (err)
+               goto free_vqs;
+
+       /* Start using the new console output. */
+       early_put_chars = NULL;
        return 0;
 
-free_out_vq:
-       vdev->config->del_vq(out_vq);
-free_in_vq:
-       vdev->config->del_vq(in_vq);
+free_vqs:
+       vdev->config->del_vqs(vdev);
+       kfree(portdev->in_vqs);
+       kfree(portdev->out_vqs);
 free:
-       kfree(inbuf);
+       kfree(portdev);
 fail:
        return err;
 }
@@ -271,6 +633,8 @@ static struct virtio_driver virtio_console = {
 
 static int __init init(void)
 {
+       INIT_LIST_HEAD(&pdrvdata.consoles);
+
        return register_virtio_driver(&virtio_console);
 }
 module_init(init);