Quelle  um_timetravel.h   Sprache: C

/* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause */
/*
 * Copyright (C) 2019 - 2023 Intel Corporation
 */
#ifndef _UAPI_LINUX_UM_TIMETRAVEL_H
#define _UAPI_LINUX_UM_TIMETRAVEL_H
#include <linux/types.h>

/**
 * struct um_timetravel_msg - UM time travel message
 *
 * This is the basic message type, going in both directions.
 *
 * This is the message passed between the host (user-mode Linux instance)
 * and the calendar (the application on the other side of the socket) in
 * order to implement common scheduling.
 *
 * Whenever UML has an event it will request runtime for it from the
 * calendar, and then wait for its turn until it can run, etc. Note
 * that it will only ever request the single next runtime, i.e. multiple
 * REQUEST messages override each other.
 */
struct um_timetravel_msg {
 /**
  * @op: operation value from &enum um_timetravel_ops
 */
 __u32 op;

 /**
  * @seq: sequence number for the message - shall be reflected in
  * the ACK response, and should be checked while processing
  * the response to see if it matches
 */
 __u32 seq;

 /**
  * @time: time in nanoseconds
 */
 __u64 time;
};

/* max number of file descriptors that can be sent/received in a message */
#define UM_TIMETRAVEL_MAX_FDS 2

/**
 * enum um_timetravel_shared_mem_fds - fds sent in ACK message for START message
 */
enum um_timetravel_shared_mem_fds {
 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_SHARED_MEMFD: Index of the shared memory file
  * descriptor in the control message
 */
 UM_TIMETRAVEL_SHARED_MEMFD,
 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_SHARED_LOGFD: Index of the logging file descriptor
  * in the control message
 */
 UM_TIMETRAVEL_SHARED_LOGFD,
 UM_TIMETRAVEL_SHARED_MAX_FDS,
};

/**
 * enum um_timetravel_start_ack - ack-time mask for start message
 */
enum um_timetravel_start_ack {
 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_START_ACK_ID: client ID that controller allocated.
 */
 UM_TIMETRAVEL_START_ACK_ID = 0xffff,
};

/**
 * enum um_timetravel_ops - Operation codes
 */
enum um_timetravel_ops {
 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_ACK: response (ACK) to any previous message,
  * this usually doesn't carry any data in the 'time' field
  * unless otherwise specified below, note: while using shared
  * memory no ACK for WAIT and RUN messages, for more info see
  * &struct um_timetravel_schedshm.
 */
 UM_TIMETRAVEL_ACK  = 0,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_START: initialize the connection, the time
  * field contains an (arbitrary) ID to possibly be able
  * to distinguish the connections.
 */
 UM_TIMETRAVEL_START  = 1,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_REQUEST: request to run at the given time
  * (host -> calendar)
 */
 UM_TIMETRAVEL_REQUEST  = 2,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_WAIT: Indicate waiting for the previously requested
  * runtime, new requests may be made while waiting (e.g. due to
  * interrupts); the time field is ignored. The calendar must process
  * this message and later send a %UM_TIMETRAVEL_RUN message when
  * the host can run again.
  * (host -> calendar)
 */
 UM_TIMETRAVEL_WAIT  = 3,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_GET: return the current time from the calendar in the
  * ACK message, the time in the request message is ignored
  * (host -> calendar)
 */
 UM_TIMETRAVEL_GET  = 4,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_UPDATE: time update to the calendar, must be sent e.g.
  * before kicking an interrupt to another calendar
  * (host -> calendar)
 */
 UM_TIMETRAVEL_UPDATE  = 5,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_RUN: run time request granted, current time is in
  * the time field
  * (calendar -> host)
 */
 UM_TIMETRAVEL_RUN  = 6,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_FREE_UNTIL: Enable free-running until the given time,
  * this is a message from the calendar telling the host that it can
  * freely do its own scheduling for anything before the indicated
  * time.
  * Note that if a calendar sends this message once, the host may
  * assume that it will also do so in the future, if it implements
  * wraparound semantics for the time field.
  * (calendar -> host)
 */
 UM_TIMETRAVEL_FREE_UNTIL = 7,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_GET_TOD: Return time of day, typically used once at
  * boot by the virtual machines to get a synchronized time from
  * the simulation.
 */
 UM_TIMETRAVEL_GET_TOD  = 8,

 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_BROADCAST: Send/Receive a broadcast message.
  * This message can be used to sync all components in the system
  * with a single message, if the calender gets the message, the
  * calender broadcast the message to all components, and if a
  * component receives it it should act based on it e.g print a
  * message to it's log system.
  * (calendar <-> host)
 */
 UM_TIMETRAVEL_BROADCAST  = 9,
};

/* version of struct um_timetravel_schedshm */
#define UM_TIMETRAVEL_SCHEDSHM_VERSION 2

/**
 * enum um_timetravel_schedshm_cap - time travel capabilities of every client
 *
 * These flags must be set immediately after processing the ACK to
 * the START message, before sending any message to the controller.
 */
enum um_timetravel_schedshm_cap {
 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_SCHEDSHM_CAP_TIME_SHARE: client can read current time
  * update internal time request to shared memory and read
  * free until and send no Ack on RUN and doesn't expect ACK on
  * WAIT.
 */
 UM_TIMETRAVEL_SCHEDSHM_CAP_TIME_SHARE = 0x1,
};

/**
 * enum um_timetravel_schedshm_flags - time travel flags of every client
 */
enum um_timetravel_schedshm_flags {
 /**
  * @UM_TIMETRAVEL_SCHEDSHM_FLAGS_REQ_RUN: client has a request to run.
  * It's set by client when it has a request to run, if (and only
  * if) the @running_id points to a client that is able to use
  * shared memory, i.e. has %UM_TIMETRAVEL_SCHEDSHM_CAP_TIME_SHARE
  * (this includes the client itself). Otherwise, a message must
  * be used.
 */
 UM_TIMETRAVEL_SCHEDSHM_FLAGS_REQ_RUN = 0x1,
};

/**
 * DOC: Time travel shared memory overview
 *
 * The main purpose of the shared memory is to avoid all time travel message
 * that don't need any action, for example current time can be held in shared
 * memory without the need of any client to send a message UM_TIMETRAVEL_GET
 * in order to know what's the time.
 *
 * Since this is shared memory with all clients and controller and controller
 * creates the shared memory space, all time values are absolute to controller
 * time. So first time client connects to shared memory mode it should take the
 * current_time value in shared memory and keep it internally as a diff to
 * shared memory times, and once shared memory is initialized, any interaction
 * with the controller must happen in the controller time domain, including any
 * messages (for clients that are not using shared memory, the controller will
 * handle an offset and make the clients think they start at time zero.)
 *
 * Along with the shared memory file descriptor is sent to the client a logging
 * file descriptor, to have all logs related to shared memory,
 * logged into one place. note: to have all logs synced into log file at write,
 * file should be flushed (fflush) after writing to it.
 *
 * To avoid memory corruption, we define below for each field who can write to
 * it at what time, defined in the structure fields.
 *
 * To avoid having to pack this struct, all fields in it must be naturally aligned
 * (i.e. aligned to their size).
 */

/**
 * union um_timetravel_schedshm_client - UM time travel client struct
 *
 * Every entity using the shared memory including the controller has a place in
 * the um_timetravel_schedshm clients array, that holds info related to the client
 * using the shared memory, and can be set only by the client after it gets the
 * fd memory.
 *
 * @capa: bit fields with client capabilities see
 * &enum um_timetravel_schedshm_cap, set by client once after getting the
 * shared memory file descriptor.
 * @flags: bit fields for flags see &enum um_timetravel_schedshm_flags for doc.
 * @req_time: request time to run, set by client on every request it needs.
 * @name: unique id sent to the controller by client with START message.
 */
union um_timetravel_schedshm_client {
 struct {
  __u32 capa;
  __u32 flags;
  __u64 req_time;
  __u64 name;
 };
 char reserve[128]; /* reserved for future usage */
};

/**
 * struct um_timetravel_schedshm - UM time travel shared memory struct
 *
 * @hdr: header fields:
 * @version: Current version struct UM_TIMETRAVEL_SCHEDSHM_VERSION,
 * set by controller once at init, clients must check this after mapping
 * and work without shared memory if they cannot handle the indicated
 * version.
 * @len: Length of all the memory including header (@hdr), clients should once
 * per connection first mmap the header and take the length (@len) to remap the entire size.
 * This is done in order to support dynamic struct size letting number of
 * clients be dynamic based on controller support.
 * @free_until: Stores the next request to run by any client, in order for the
 * current client to know how long it can still run. A client needs to (at
 * least) reload this value immediately after communicating with any other
 * client, since the controller will update this field when a new request
 * is made by any client. Clients also must update this value when they
 * insert/update an own request into the shared memory while not running
 * themselves, and the new request is before than the current value.
 * current_time: Current time, can only be set by the client in running state
 * (indicated by @running_id), though that client may only run until @free_until,
 * so it must remain smaller than @free_until.
 * @running_id: The current client in state running, set before a client is
 * notified that it's now running.
 * @max_clients: size of @clients array, set once at init by the controller.
 * @clients: clients array see &union um_timetravel_schedshm_client for doc,
 * set only by client.
 */
struct um_timetravel_schedshm {
 union {
  struct {
   __u32 version;
   __u32 len;
   __u64 free_until;
   __u64 current_time;
   __u16 running_id;
   __u16 max_clients;
  };
  char hdr[4096]; /* align to 4K page size */
 };
 union um_timetravel_schedshm_client clients[];
};
#endif /* _UAPI_LINUX_UM_TIMETRAVEL_H */