Compute Engine 虚拟以太网 (gve) 的 Linux 内核驱动程序：

支持的硬件

GVE 驱动程序绑定到 Compute Engine VM 中某些虚拟以太网设备使用的单个 PCI 设备 ID。

字段

值

注释

供应商 ID

0x1AE0

Google

设备 ID

0x0042

子供应商 ID

0x1AE0

Google

子设备 ID

0x0058

修订 ID

0x0

设备类

0x200

以太网

PCI Bar

gVNIC PCI 设备公开三个 32 位内存 BAR： - Bar0 - 设备配置和状态寄存器。 - Bar1 - MSI-X 向量表 - Bar2 - IRQ、RX 和 TX 门铃

设备交互

驱动程序通过以下方式与设备交互
  • 寄存器

    • 一个 MMIO 寄存器块

    • 有关更多详细信息，请参见 gve_register.h

  • 管理队列

    • 请参见以下描述

  • 重置

    • 设备可以在任何时候重置

  • 中断

    • 请参见以下支持的中断

  • 传输和接收队列

    • 请参见以下描述

描述符格式

GVE 支持两种描述符格式：GQI 和 DQO。这两种格式具有完全不同的描述符，将在下面描述。

寻址模式

GVE 支持两种寻址模式：QPL 和 RDA。QPL（“队列页面列表”）模式通过一组预先注册的页面传递数据。

对于 RDA（“原始 DMA 寻址”）模式，页面集是动态的。因此，数据包缓冲区可以位于访客内存中的任何位置。

寄存器

所有寄存器都是 MMIO。

这些寄存器用于初始化和配置设备，以及查询设备状态以响应管理中断。

字节序

  • 管理队列消息和寄存器都是大端字节序。

  • GQI 描述符和数据路径寄存器是大端字节序。

  • DQO 描述符和数据路径寄存器是小端字节序。

管理队列 (AQ)

管理队列是一个 PAGE_SIZE 内存块，被视为 AQ 命令的数组，驱动程序使用它来向设备发出命令并设置资源。驱动程序和设备维护已提交和执行的命令计数。要发出 AQ 命令，驱动程序必须执行以下操作（使用适当的锁定）

  1. 将新命令复制到 AQ 数组中的下一个可用插槽

  2. 将其计数器增加新命令的数量

  3. 将计数器写入 GVE_ADMIN_QUEUE_DOORBELL 寄存器

  4. 轮询 ADMIN_QUEUE_EVENT_COUNTER 寄存器，直到它等于写入门铃的值，或直到超时。

设备将更新每个 AQ 命令中的状态字段，并通过 ADMIN_QUEUE_EVENT_COUNTER 寄存器报告为已执行。

设备重置

通过将 0x0 写入 AQ PFN 寄存器来触发设备重置。 这会导致设备释放驱动程序分配的所有资源，包括 AQ 本身。

中断

驱动程序支持以下中断

管理中断

设备使用管理中断来告诉驱动程序查看 GVE_DEVICE_STATUS 寄存器。

管理 irq 的处理程序只是将服务任务排队到工作队列中，以检查寄存器并确认 irq。

通知块中断

通知块中断用于告诉驱动程序轮询与该中断关联的队列。

这些 irq 的处理程序调度该块的 napi 运行并轮询队列。

GQI 流量队列

GQI 队列由描述符环和缓冲区组成，并分配给通知块。

描述符环是由固定大小描述符组成的二次幂大小的环形缓冲区。 它们使用位于 Bar2 中的 __be32 门铃来推进其头指针。 尾指针通过按顺序消耗描述符并更新 __be32 计数器来推进。 门铃和计数器都溢出为零。

每个队列的缓冲区必须提前在设备中注册为队列页面列表，并且数据包数据只能放入这些页面中。

发送

gve 将用于传输环的缓冲区映射到 FIFO 中，并在将数据包发送到 NIC 之前将数据包复制到 FIFO 中。

接收

用于接收环的缓冲区被放入数据环中，该数据环的长度与描述符环相同，并且头指针和尾指针一起在环上前进。

DQO 流量队列

  • 每个 TX 和 RX 队列都分配有一个通知块。

  • TX 和 RX 缓冲区队列（将描述符发送到设备）使用 MMIO 门铃来通知设备有关新描述符。

  • RX 和 TX 完成队列（从设备接收描述符）使用“生成位”来了解设备何时填充了描述符。 驱动程序使用“当前生成”初始化所有位。 设备将使用与当前生成相反的“下一代”填充接收到的描述符。 当环回绕时，当前/下一代会交换。

  • 驱动程序有责任确保 RX 和 TX 完成队列不会溢出。 这可以通过限制发布到 HW 的描述符数量来实现。

  • TX 数据包有一个 16 位 completion_tag，RX 缓冲区有一个 16 位 buffer_id。 这些将分别在 TX 完成队列和 RX 队列上返回，以让驱动程序知道哪个数据包/缓冲区已完成。

发送

在传输之前，数据包的缓冲区被 DMA 映射以供设备访问。 数据包成功传输后，缓冲区将被取消映射。

接收

驱动程序将固定大小的缓冲区发布到 RX 缓冲区队列上的 HW。 在关联的 RX 队列上接收到的数据包可能跨越多个描述符。