Add initial virtio-net foundation

Makefile

@@ -71,6 +71,8 @@ QEMUOPTS = -machine virt -bios none -kernel $(TARGET) -m 128M -smp $(CPUS) -nogr
 QEMUOPTS += -global virtio-mmio.force-legacy=false
 QEMUOPTS += -drive file=./fs.img,if=none,format=raw,id=x0
 QEMUOPTS += -device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.0
+QEMUOPTS += -netdev user,id=net0
+QEMUOPTS += -device virtio-net-device,netdev=net0,bus=virtio-mmio-bus.1
 ifndef CPUS
 CPUS := 1
 endif

arch/riscv/include/mem_layout.h

@@ -35,6 +35,8 @@
 /* virtio mmio interface */
 #define VIRTIO0 0x10001000
 #define VIRTIO0_IRQ 1
+#define VIRTIO1 0x10002000
+#define VIRTIO1_IRQ 2
 
 /* core local interruptor (CLINT), which contains the timer. */
 #define CLINT 0x2000000L

arch/riscv/trap.c

@@ -6,6 +6,7 @@
 #include <printf.h>
 #include <plic.h>
 #include <virtio_disk.h>
+#include <virtio_net.h>
 #include <debug.h>
 
 extern void kernel_vec(void);
@@ -42,6 +43,8 @@ static int dev_intr(uint64 scause)
                         uart_intr();
                 } else if(irq == VIRTIO0_IRQ) {
                         virtio_disk_intr();
+                } else if(irq == VIRTIO1_IRQ) {
+                        virtio_net_intr();
                 /* 
                  * irq 0 is reserved to mean “no interrupt”.
                  * see here: https://five-embeddev.com/riscv-priv-isa-manual/Priv-v1.12/plic.html#interrupt-identifiers-ids
@@ -179,4 +182,4 @@ void trap_init_lock(void)
 void trap_init(void)
 {
         stvec_w((uint64)kernel_vec);
-}
+}

kernel/Makefile

@@ -6,4 +6,4 @@ CFLAGS_file.o :=
 obj-y += string.o palloc.o spinlock.o thread.o \
 sleeplock.o switchto.o trampoline.o process.o\
 plic.o console.o printf.o scheduler.o \
-exec.o sysfile.o syscall.o sysproc.o driver.o main.o 
+exec.o sysfile.o syscall.o sysproc.o driver.o virtio_net.o main.o

kernel/fs/virtio_disk.c

@@ -67,7 +67,7 @@ void virtio_disk_init(void)
 
         if(*R(VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE) != 0x74726976 ||
         *R(VIRTIO_MMIO_VERSION) != 2 ||
-        *R(VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID) != 2 ||
+        *R(VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID) != VIRTIO_DEVICE_BLOCK ||
         *R(VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID) != 0x554d4551) {
                 panic("could not find virtio disk");
         }

kernel/include/virtio.h

@@ -0,0 +1,70 @@
+#ifndef __CAFFEINIX_KERNEL_VIRTIO_H
+#define __CAFFEINIX_KERNEL_VIRTIO_H
+
+#include <typedefs.h>
+
+#define VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE         0x000
+#define VIRTIO_MMIO_VERSION             0x004
+#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID           0x008
+#define VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID           0x00c
+#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES     0x010
+#define VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES     0x020
+#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_SEL           0x030
+#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX       0x034
+#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM           0x038
+#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_READY         0x044
+#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY        0x050
+#define VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_STATUS    0x060
+#define VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_ACK       0x064
+#define VIRTIO_MMIO_STATUS              0x070
+#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_LOW      0x080
+#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_HIGH     0x084
+#define VIRTIO_MMIO_DRIVER_DESC_LOW     0x090
+#define VIRTIO_MMIO_DRIVER_DESC_HIGH    0x094
+#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_DESC_LOW     0x0a0
+#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_DESC_HIGH    0x0a4
+#define VIRTIO_MMIO_CONFIG              0x100
+
+#define VIRTIO_DEVICE_NET               1
+#define VIRTIO_DEVICE_BLOCK             2
+
+#define VIRTIO_CONFIG_S_ACKNOWLEDGE     1
+#define VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER          2
+#define VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK       4
+#define VIRTIO_CONFIG_S_FEATURES_OK     8
+
+#define VIRTIO_F_ANY_LAYOUT             27
+#define VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC     28
+#define VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX         29
+
+#define VIRTIO_DES_NUM                  8
+
+struct virtq_desc {
+        uint64 addr;
+        uint32 len;
+        uint16 flags;
+        uint16 next;
+};
+
+#define VRING_DESC_F_NEXT               1
+#define VRING_DESC_F_WRITE              2
+
+struct virtq_avail {
+        uint16 flags;
+        uint16 idx;
+        uint16 ring[VIRTIO_DES_NUM];
+        uint16 unused;
+};
+
+struct virtq_used_elem {
+        uint32 id;
+        uint32 len;
+};
+
+struct virtq_used {
+        uint16 flags;
+        uint16 idx;
+        struct virtq_used_elem ring[VIRTIO_DES_NUM];
+};
+
+#endif

kernel/include/virtio_disk.h

@@ -3,78 +3,16 @@
 
 #include <riscv.h>
 #include <typedefs.h>
+#include <virtio.h>
 
 /* Block size */
 #define BSIZE                           1024
 
-#define VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE		0x000 // 0x74726976
-#define VIRTIO_MMIO_VERSION		0x004 // version; should be 2
-#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID		0x008 // device type; 1 is net, 2 is disk
-#define VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID		0x00c // 0x554d4551
-#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES	0x010
-#define VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES	0x020
-#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_SEL		0x030 // select queue, write-only
-#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX	0x034 // max size of current queue, read-only
-#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM		0x038 // size of current queue, write-only
-#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_READY		0x044 // ready bit
-#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY	0x050 // write-only
-#define VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_STATUS	0x060 // read-only
-#define VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_ACK	0x064 // write-only
-#define VIRTIO_MMIO_STATUS		0x070 // read/write
-#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_LOW	0x080 // physical address for descriptor table, write-only
-#define VIRTIO_MMIO_QUEUE_DESC_HIGH	0x084
-#define VIRTIO_MMIO_DRIVER_DESC_LOW	0x090 // physical address for available ring, write-only
-#define VIRTIO_MMIO_DRIVER_DESC_HIGH	0x094
-#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_DESC_LOW	0x0a0 // physical address for used ring, write-only
-#define VIRTIO_MMIO_DEVICE_DESC_HIGH	0x0a4
-
-/* status register bits, from qemu virtio_config.h */
-#define VIRTIO_CONFIG_S_ACKNOWLEDGE	1
-#define VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER		2
-#define VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK	4
-#define VIRTIO_CONFIG_S_FEATURES_OK	8
-
 /* device feature bits */
 #define VIRTIO_BLK_F_RO              5	/* Disk is read-only */
 #define VIRTIO_BLK_F_SCSI            7	/* Supports scsi command passthru */
 #define VIRTIO_BLK_F_CONFIG_WCE     11	/* Writeback mode available in config */
 #define VIRTIO_BLK_F_MQ             12	/* support more than one vq */
-#define VIRTIO_F_ANY_LAYOUT         27
-#define VIRTIO_RING_F_INDIRECT_DESC 28
-#define VIRTIO_RING_F_EVENT_IDX     29
-
-/* this many virtio descriptors.must be a power of two. */
-#define VIRTIO_DES_NUM 8
-
-struct virtq_desc {
-        uint64 addr;
-        uint32 len;
-        uint16 flags;
-        uint16 next;
-};
-#define VRING_DESC_F_NEXT  1 // chained with another descriptor
-#define VRING_DESC_F_WRITE 2 // device writes (vs read)
-
-// the (entire) avail ring, from the spec.
-struct virtq_avail {
-        uint16 flags; // always zero
-        uint16 idx;   // driver will write ring[idx] next
-        uint16 ring[VIRTIO_DES_NUM]; // descriptor numbers of chain heads
-        uint16 unused;
-};
-
-// one entry in the "used" ring, with which the
-// device tells the driver about completed requests.
-struct virtq_used_elem {
-        uint32 id;   // index of start of completed descriptor chain
-        uint32 len;
-};
-
-struct virtq_used {
-        uint16 flags; // always zero
-        uint16 idx;   // device increments when it adds a ring[] entry
-        struct virtq_used_elem ring[VIRTIO_DES_NUM];
-};
 
 // these are specific to virtio block devices, e.g. disks,
 // described in Section 5.2 of the spec.
@@ -97,4 +35,4 @@ void virtio_disk_rw(struct bio *b, int write);
 void virtio_disk_init(void);
 void virtio_disk_intr(void);
 
-#endif
+#endif

kernel/include/virtio_net.h

@@ -0,0 +1,32 @@
+#ifndef __CAFFEINIX_KERNEL_VIRTIO_NET_H
+#define __CAFFEINIX_KERNEL_VIRTIO_NET_H
+
+#include <virtio.h>
+
+#define VIRTIO_NET_F_CSUM               0
+#define VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM         1
+#define VIRTIO_NET_F_MAC                5
+#define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO4         7
+#define VIRTIO_NET_F_GUEST_TSO6         8
+#define VIRTIO_NET_F_GUEST_ECN          9
+#define VIRTIO_NET_F_GUEST_UFO          10
+#define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO4          11
+#define VIRTIO_NET_F_HOST_TSO6          12
+#define VIRTIO_NET_F_HOST_ECN           13
+#define VIRTIO_NET_F_HOST_UFO           14
+#define VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF          15
+#define VIRTIO_NET_F_STATUS             16
+#define VIRTIO_NET_F_CTRL_VQ            17
+#define VIRTIO_NET_F_CTRL_RX            18
+#define VIRTIO_NET_F_CTRL_VLAN          19
+#define VIRTIO_NET_F_GUEST_ANNOUNCE     21
+#define VIRTIO_NET_F_MQ                 22
+#define VIRTIO_NET_F_CTRL_MAC_ADDR      23
+
+#define VIRTIO_NET_RX_QUEUE             0
+#define VIRTIO_NET_TX_QUEUE             1
+
+void virtio_net_init(void);
+void virtio_net_intr(void);
+
+#endif

kernel/main.c

@@ -24,6 +24,7 @@
 #include <inode.h>
 #include <file.h>
 #include <mystring.h>
+#include <virtio_net.h>
 
 volatile static uint8 start = 0;
 extern char end[];
@@ -48,6 +49,7 @@ void main(void)
                 iinit();
                 file_init();
                 virtio_disk_init();
+                virtio_net_init();
 
                 printf("Hello! Caffeinix\n");
                 // thread_test();
@@ -68,4 +70,4 @@ void main(void)
         scheduler();
 
         while(1);
-}
+}

kernel/plic.c

@@ -5,14 +5,15 @@ void plic_init(void)
 {
         *(uint32*)(PLIC + UART0_IRQ*4) = 1;
         *(uint32*)(PLIC + VIRTIO0_IRQ*4) = 1;
+        *(uint32*)(PLIC + VIRTIO1_IRQ*4) = 1;
 }
 
 void plic_init_hart(void)
 {
         int hart = cpuid();
 
-        /* set enable bits for this hart's S-mode for the uart and virtio disk. */
-        *(uint32*)PLIC_SENABLE(hart) = (1 << UART0_IRQ) | (1 << VIRTIO0_IRQ);
+        /* set enable bits for this hart's S-mode external devices. */
+        *(uint32*)PLIC_SENABLE(hart) = (1 << UART0_IRQ) | (1 << VIRTIO0_IRQ) | (1 << VIRTIO1_IRQ);
 
         /* set this hart's S-mode priority threshold to 0. */
         *(uint32*)PLIC_SPRIORITY(hart) = 0;