Re: [PATCH V6] gpio: virtio: Add IRQ support

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On Wednesday, October 20, 2021, Viresh Kumar <viresh.kumar@xxxxxxxxxx> wrote:
This patch adds IRQ support for the virtio GPIO driver. Note that this
uses the irq_bus_lock/unlock() callbacks, since those operations over
virtio may sleep.

Reviewed-by: Linus Walleij <linus.walleij@xxxxxxxxxx>
Signed-off-by: Viresh Kumar <viresh.kumar@xxxxxxxxxx>
---
Bartosz,

The spec changes are close to merging now, I will let you know once the ballot
is closed and the spec changes are merged. You can then pick this patch for
5.16.

V5->V6:
- Sent it separately as the other patches are already merged.
- Queue the buffers only after enabling the irq (as per latest spec).
- Migrate to raw_spinlock_t.

 drivers/gpio/Kconfig             |   1 +
 drivers/gpio/gpio-virtio.c       | 310 ++++++++++++++++++++++++++++++-
 include/uapi/linux/virtio_gpio.h |  25 +++
 3 files changed, 332 insertions(+), 4 deletions(-)

diff --git a/drivers/gpio/Kconfig b/drivers/gpio/Kconfig
index fae5141251e5..bfa723ff8e7c 100644
--- a/drivers/gpio/Kconfig
+++ b/drivers/gpio/Kconfig
@@ -1674,6 +1674,7 @@ config GPIO_MOCKUP
 config GPIO_VIRTIO
        tristate "VirtIO GPIO support"
        depends on VIRTIO
+       select GPIOLIB_IRQCHIP
        help
          Say Y here to enable guest support for virtio-based GPIO controllers.

diff --git a/drivers/gpio/gpio-virtio.c b/drivers/gpio/gpio-virtio.c
index d24f1c9264bc..73fbe2eda4b9 100644
--- a/drivers/gpio/gpio-virtio.c
+++ b/drivers/gpio/gpio-virtio.c
@@ -16,6 +16,7 @@
 #include <linux/kernel.h>
 #include <linux/module.h>
 #include <linux/mutex.h>
+#include <linux/spinlock.h>
 #include <linux/virtio_config.h>
 #include <uapi/linux/virtio_gpio.h>
 #include <uapi/linux/virtio_ids.h>
@@ -28,12 +29,30 @@ struct virtio_gpio_line {
        unsigned int rxlen;
 };

+struct vgpio_irq_line {
+       u8 type;
+       bool disabled;
+       bool masked;
+       bool queued;
+       bool update_pending;
+       bool queue_pending;
+
+       struct virtio_gpio_irq_request ireq ____cacheline_aligned;
+       struct virtio_gpio_irq_response ires ____cacheline_aligned;
+};
+
 struct virtio_gpio {
        struct virtio_device *vdev;
        struct mutex lock; /* Protects virtqueue operation */
        struct gpio_chip gc;
        struct virtio_gpio_line *lines;
        struct virtqueue *request_vq;
+
+       /* irq support */
+       struct virtqueue *event_vq;
+       struct mutex irq_lock; /* Protects irq operation */
+       raw_spinlock_t eventq_lock; /* Protects queuing of the buffer */
+       struct vgpio_irq_line *irq_lines;
 };

 static int _virtio_gpio_req(struct virtio_gpio *vgpio, u16 type, u16 gpio,
@@ -186,6 +205,244 @@ static void virtio_gpio_set(struct gpio_chip *gc, unsigned int gpio, int value)
        virtio_gpio_req(vgpio, VIRTIO_GPIO_MSG_SET_VALUE, gpio, value, NULL);
 }

+/* Interrupt handling */
+static void virtio_gpio_irq_prepare(struct virtio_gpio *vgpio, u16 gpio)
+{
+       struct vgpio_irq_line *irq_line = &vgpio->irq_lines[gpio];
+       struct virtio_gpio_irq_request *ireq = &irq_line->ireq;
+       struct virtio_gpio_irq_response *ires = &irq_line->ires;
+       struct scatterlist *sgs[2], req_sg, res_sg;
+       int ret;
+
+       if (WARN_ON(irq_line->queued || irq_line->masked || irq_line->disabled))
+               return;
+
+       ireq->gpio = cpu_to_le16(gpio);
+       sg_init_one(&req_sg, ireq, sizeof(*ireq));
+       sg_init_one(&res_sg, ires, sizeof(*ires));
+       sgs[0] = &req_sg;
+       sgs[1] = &res_sg;
+
+       ret = virtqueue_add_sgs(vgpio->event_vq, sgs, 1, 1, irq_line, GFP_ATOMIC);
+       if (ret) {
+               dev_err(&vgpio->vdev->dev, "failed to add request to eventq\n");
+               return;
+       }
+
+       irq_line->queued = true;
+       virtqueue_kick(vgpio->event_vq);
+}
+
+static void virtio_gpio_irq_enable(struct irq_data *d)
+{
+       struct gpio_chip *gc = irq_data_get_irq_chip_data(d);
+       struct virtio_gpio *vgpio = gpiochip_get_data(gc);
+       struct vgpio_irq_line *irq_line = &vgpio->irq_lines[d->hwirq];
+
+       raw_spin_lock(&vgpio->eventq_lock);
+       irq_line->disabled = false;
+       irq_line->masked = false;
+       irq_line->queue_pending = true;
+       raw_spin_unlock(&vgpio->eventq_lock);
+
+       irq_line->update_pending = true;
+}
+
+static void virtio_gpio_irq_disable(struct irq_data *d)
+{
+       struct gpio_chip *gc = irq_data_get_irq_chip_data(d);
+       struct virtio_gpio *vgpio = gpiochip_get_data(gc);
+       struct vgpio_irq_line *irq_line = &vgpio->irq_lines[d->hwirq];
+
+       raw_spin_lock(&vgpio->eventq_lock);
+       irq_line->disabled = true;
+       irq_line->masked = true;
+       irq_line->queue_pending = false;
+       raw_spin_unlock(&vgpio->eventq_lock);
+
+       irq_line->update_pending = true;
+}
+
+static void virtio_gpio_irq_mask(struct irq_data *d)
+{
+       struct gpio_chip *gc = irq_data_get_irq_chip_data(d);
+       struct virtio_gpio *vgpio = gpiochip_get_data(gc);
+       struct vgpio_irq_line *irq_line = &vgpio->irq_lines[d->hwirq];
+
+       raw_spin_lock(&vgpio->eventq_lock);
+       irq_line->masked = true;
+       raw_spin_unlock(&vgpio->eventq_lock);
+}
+
+static void virtio_gpio_irq_unmask(struct irq_data *d)
+{
+       struct gpio_chip *gc = irq_data_get_irq_chip_data(d);
+       struct virtio_gpio *vgpio = gpiochip_get_data(gc);
+       struct vgpio_irq_line *irq_line = &vgpio->irq_lines[d->hwirq];
+
+       raw_spin_lock(&vgpio->eventq_lock);
+       irq_line->masked = false;
+
+       /* Queue the buffer unconditionally on unmask */
+       virtio_gpio_irq_prepare(vgpio, d->hwirq);
+       raw_spin_unlock(&vgpio->eventq_lock);
+}
+
+static int virtio_gpio_irq_set_type(struct irq_data *d, unsigned int type)
+{
+       struct gpio_chip *gc = irq_data_get_irq_chip_data(d);
+       struct virtio_gpio *vgpio = gpiochip_get_data(gc);
+       struct vgpio_irq_line *irq_line = &vgpio->irq_lines[d->hwirq];
+
+       switch (type) {
+       case IRQ_TYPE_NONE:
+               type = VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_NONE;
+               break;

IIRC you add dead code. IRQ framework never calls this if type is not set.
 
+       case IRQ_TYPE_EDGE_RISING:
+               type = VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_EDGE_RISING;
+               break;
+       case IRQ_TYPE_EDGE_FALLING:
+               type = VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING;
+               break;
+       case IRQ_TYPE_EDGE_BOTH:
+               type = VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_EDGE_BOTH;
+               break;
+       case IRQ_TYPE_LEVEL_LOW:
+               type = VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_LEVEL_LOW;
+               break;
+       case IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH:
+               type = VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH;
+               break;
+       default:
+               dev_err(&vgpio->vdev->dev, "unsupported irq type: %u\n", type);
+               return -EINVAL;
+       }
+
+       irq_line->type = type;
+       irq_line->update_pending = true;
+
+       return 0;
+}
+
+static void virtio_gpio_irq_bus_lock(struct irq_data *d)
+{
+       struct gpio_chip *gc = irq_data_get_irq_chip_data(d);
+       struct virtio_gpio *vgpio = gpiochip_get_data(gc);
+
+       mutex_lock(&vgpio->irq_lock);
+}
+
+static void virtio_gpio_irq_bus_sync_unlock(struct irq_data *d)
+{
+       struct gpio_chip *gc = irq_data_get_irq_chip_data(d);
+       struct virtio_gpio *vgpio = gpiochip_get_data(gc);
+       struct vgpio_irq_line *irq_line = &vgpio->irq_lines[d->hwirq];
+       u8 type = irq_line->disabled ? VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_NONE : irq_line->type;
+       unsigned long flags;
+
+       if (irq_line->update_pending) {
+               irq_line->update_pending = false;
+               virtio_gpio_req(vgpio, VIRTIO_GPIO_MSG_IRQ_TYPE, d->hwirq, type,
+                               NULL);
+
+               /* Queue the buffer only after interrupt is enabled */
+               raw_spin_lock_irqsave(&vgpio->eventq_lock, flags);
+               if (irq_line->queue_pending) {
+                       irq_line->queue_pending = false;
+                       virtio_gpio_irq_prepare(vgpio, d->hwirq);
+               }
+               raw_spin_unlock_irqrestore(&vgpio->eventq_lock, flags);
+       }
+
+       mutex_unlock(&vgpio->irq_lock);
+}
+
+static struct irq_chip vgpio_irq_chip = {
+       .name                   = "virtio-gpio",
+       .irq_enable             = virtio_gpio_irq_enable,
+       .irq_disable            = virtio_gpio_irq_disable,
+       .irq_mask               = virtio_gpio_irq_mask,
+       .irq_unmask             = virtio_gpio_irq_unmask,
+       .irq_set_type           = virtio_gpio_irq_set_type,
+
+       /* These are required to implement irqchip for slow busses */
+       .irq_bus_lock           = virtio_gpio_irq_bus_lock,
+       .irq_bus_sync_unlock    = virtio_gpio_irq_bus_sync_unlock,
+};
+
+static bool ignore_irq(struct virtio_gpio *vgpio, int gpio,
+                      struct vgpio_irq_line *irq_line)
+{
+       bool ignore = false;
+
+       raw_spin_lock(&vgpio->eventq_lock);
+       irq_line->queued = false;
+
+       /* Interrupt is disabled currently */
+       if (irq_line->masked || irq_line->disabled) {
+               ignore = true;
+               goto unlock;
+       }
+
+       /*
+        * Buffer is returned as the interrupt was disabled earlier, but is
+        * enabled again now. Requeue the buffers.
+        */
+       if (irq_line->ires.status == VIRTIO_GPIO_IRQ_STATUS_INVALID) {
+               virtio_gpio_irq_prepare(vgpio, gpio);
+               ignore = true;
+               goto unlock;
+       }
+
+       if (WARN_ON(irq_line->ires.status != VIRTIO_GPIO_IRQ_STATUS_VALID))
+               ignore = true;
+
+unlock:
+       raw_spin_unlock(&vgpio->eventq_lock);
+
+       return ignore;
+}
+
+static void virtio_gpio_event_vq(struct virtqueue *vq)
+{
+       struct virtio_gpio *vgpio = vq->vdev->priv;
+       struct device *dev = &vgpio->vdev->dev;
+       struct vgpio_irq_line *irq_line;
+       int irq, gpio, ret;
+       unsigned int len;
+
+       while (true) {
+               irq_line = virtqueue_get_buf(vgpio->event_vq, &len);
+               if (!irq_line)
+                       break;
+
+               if (len != sizeof(irq_line->ires)) {
+                       dev_err(dev, "irq with incorrect length (%u : %u)\n",
+                               len, (unsigned int)sizeof(irq_line->ires));
+                       continue;
+               }
+
+               /*
+                * Find GPIO line number from the offset of irq_line within the
+                * irq_lines block. We can also get GPIO number from
+                * irq-request, but better not to rely on a buffer returned by
+                * remote.
+                */
+               gpio = irq_line - vgpio->irq_lines;
+               WARN_ON(gpio >= vgpio->gc.ngpio);
+
+               if (unlikely(ignore_irq(vgpio, gpio, irq_line)))
+                       continue;
+
+               irq = irq_find_mapping(vgpio->gc.irq.domain, gpio);
+               WARN_ON(!irq);
+
+               ret = generic_handle_irq(irq);

IIRC there is a new API that basically combines the two above.

 
+               if (ret)
+                       dev_err(dev, "failed to handle interrupt: %d\n", ret);
+       };
+}
+
 static void virtio_gpio_request_vq(struct virtqueue *vq)
 {
        struct virtio_gpio_line *line;
@@ -210,14 +467,15 @@ static void virtio_gpio_free_vqs(struct virtio_device *vdev)
 static int virtio_gpio_alloc_vqs(struct virtio_gpio *vgpio,
                                 struct virtio_device *vdev)
 {
-       const char * const names[] = { "requestq" };
+       const char * const names[] = { "requestq", "eventq" };
        vq_callback_t *cbs[] = {
                virtio_gpio_request_vq,
+               virtio_gpio_event_vq,
        };
-       struct virtqueue *vqs[1] = { NULL };
+       struct virtqueue *vqs[2] = { NULL, NULL };
        int ret;

-       ret = virtio_find_vqs(vdev, 1, vqs, cbs, names, NULL);
+       ret = virtio_find_vqs(vdev, vgpio->irq_lines ? 2 : 1, vqs, cbs, names, NULL);
        if (ret) {
                dev_err(&vdev->dev, "failed to find vqs: %d\n", ret);
                return ret;
@@ -225,11 +483,23 @@ static int virtio_gpio_alloc_vqs(struct virtio_gpio *vgpio,

        if (!vqs[0]) {
                dev_err(&vdev->dev, "failed to find requestq vq\n");
-               return -ENODEV;
+               goto out;
        }
        vgpio->request_vq = vqs[0];

+       if (vgpio->irq_lines && !vqs[1]) {
+               dev_err(&vdev->dev, "failed to find eventq vq\n");
+               goto out;
+       }
+       vgpio->event_vq = vqs[1];
+
        return 0;
+
+out:
+       if (vqs[0] || vqs[1])
+               virtio_gpio_free_vqs(vdev);
+
+       return -ENODEV;
 }

 static const char **virtio_gpio_get_names(struct virtio_gpio *vgpio,
@@ -325,6 +595,32 @@ static int virtio_gpio_probe(struct virtio_device *vdev)
        vgpio->gc.owner                 = THIS_MODULE;
        vgpio->gc.can_sleep             = true;

+       /* Interrupt support */
+       if (virtio_has_feature(vdev, VIRTIO_GPIO_F_IRQ)) {
+               vgpio->irq_lines = devm_kcalloc(dev, ngpio,
+                                               sizeof(*vgpio->irq_lines),
+                                               GFP_KERNEL);

One line?
 
+               if (!vgpio->irq_lines)
+                       return -ENOMEM;
+
+               /* The event comes from the outside so no parent handler */
+               vgpio->gc.irq.parent_handler    = NULL;
+               vgpio->gc.irq.num_parents       = 0;
+               vgpio->gc.irq.parents           = NULL;
+               vgpio->gc.irq.default_type      = IRQ_TYPE_NONE;
+               vgpio->gc.irq.handler           = handle_level_irq;
+               vgpio->gc.irq.chip              = &vgpio_irq_chip;
+
+               for (i = 0; i < ngpio; i++) {
+                       vgpio->irq_lines[i].type = VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_NONE;
+                       vgpio->irq_lines[i].disabled = true;
+                       vgpio->irq_lines[i].masked = true;
+               }
+
+               mutex_init(&vgpio->irq_lock);
+               raw_spin_lock_init(&vgpio->eventq_lock);
+       }
+
        ret = virtio_gpio_alloc_vqs(vgpio, vdev);
        if (ret)
                return ret;
@@ -357,7 +653,13 @@ static const struct virtio_device_id id_table[] = {
 };
 MODULE_DEVICE_TABLE(virtio, id_table);

+static const unsigned int features[] = {
+       VIRTIO_GPIO_F_IRQ,
+};
+
 static struct virtio_driver virtio_gpio_driver = {
+       .feature_table          = features,
+       .feature_table_size     = ARRAY_SIZE(features),
        .id_table               = id_table,
        .probe                  = virtio_gpio_probe,
        .remove                 = virtio_gpio_remove,
diff --git a/include/uapi/linux/virtio_gpio.h b/include/uapi/linux/virtio_gpio.h
index 0445f905d8cc..d04af9c5f0de 100644
--- a/include/uapi/linux/virtio_gpio.h
+++ b/include/uapi/linux/virtio_gpio.h
@@ -5,12 +5,16 @@

 #include <linux/types.h>

+/* Virtio GPIO Feature bits */
+#define VIRTIO_GPIO_F_IRQ                      0
+
 /* Virtio GPIO request types */
 #define VIRTIO_GPIO_MSG_GET_NAMES              0x0001
 #define VIRTIO_GPIO_MSG_GET_DIRECTION          0x0002
 #define VIRTIO_GPIO_MSG_SET_DIRECTION          0x0003
 #define VIRTIO_GPIO_MSG_GET_VALUE              0x0004
 #define VIRTIO_GPIO_MSG_SET_VALUE              0x0005
+#define VIRTIO_GPIO_MSG_IRQ_TYPE               0x0006

 /* Possible values of the status field */
 #define VIRTIO_GPIO_STATUS_OK                  0x0
@@ -21,6 +25,14 @@
 #define VIRTIO_GPIO_DIRECTION_OUT              0x01
 #define VIRTIO_GPIO_DIRECTION_IN               0x02

+/* Virtio GPIO IRQ types */
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_NONE              0x00
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_EDGE_RISING       0x01
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING      0x02
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_EDGE_BOTH         0x03
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH                0x04
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_TYPE_LEVEL_LOW         0x08
+
 struct virtio_gpio_config {
        __le16 ngpio;
        __u8 padding[2];
@@ -44,4 +56,17 @@ struct virtio_gpio_response_get_names {
        __u8 value[];
 };

+/* Virtio GPIO IRQ Request / Response */
+struct virtio_gpio_irq_request {
+       __le16 gpio;
+};
+
+struct virtio_gpio_irq_response {
+       __u8 status;
+};


I’m wondering if those above should be packed.
 
+/* Possible values of the interrupt status field */
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_STATUS_INVALID         0x0
+#define VIRTIO_GPIO_IRQ_STATUS_VALID           0x1
+
 #endif /* _LINUX_VIRTIO_GPIO_H */
--
2.31.1.272.g89b43f80a514



--
With Best Regards,
Andy Shevchenko


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