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/* virtio_net.c — UTSM virtio-net 设备模拟后端。
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* 为 Linux guest 提供 virtio-net 网卡。guest 的收发包请求经 virtqueue
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* 传入，本后端桥接到 UTSM 真实网卡（net API，e1000/virtio_net DKM 驱动）。
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*
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* Virtio Spec 1.1 §5.1 (Network Device)。
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* 队列：0=RX（device→driver 收包），1=TX（driver→device 发包）。
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* 每帧前置 virtio_net_hdr（10/12 字节，无 GSO 时全零）。
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* 最小可用实现：
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* - 无 GSO/TSO/checksum offload（feature 不声明，guest 走软件路径）
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* - RX 轮询：guest RX 队列提交空 buffer，queue_notify 时尝试 rx_poll
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* - TX：queue_notify 时取帧直接 net->tx 发出
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*/
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#include <utsm/virtio_mmio.h>
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#include <utsm/linux_loader.h>
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#include <utsm/net.h>
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#include <utsm/log.h>
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#include <utsm/types.h>
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/* virtio_net_hdr（VIRTIO_NET_F_CSUM/GSO 未协商时为 10 字节 legacy） */
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struct virtio_net_hdr {
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u8 flags;
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u8 gso_type;
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u16 hdr_len;
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u16 gso_size;
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u16 csum_start;
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u16 csum_offset;
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/* u16 num_buffers; // 仅 VIRTIO_NET_F_MRG_RXBUF 协商后存在 */
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} __attribute__((packed));
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#define VIRTIO_NET_HDR_LEN 10
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/* feature bits（我们都不声明，保持最简） */
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#define VIRTIO_NET_F_CSUM 0
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#define VIRTIO_NET_F_GUEST_CSUM 1
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#define VIRTIO_NET_F_MAC 5
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#define VIRTIO_NET_F_STATUS 16
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/* device config（VIRTIO_MMIO_CONFIG 起） */
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struct virtio_net_config {
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u8 mac[6];
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u16 status; /* bit0 = link up */
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u16 max_virtqueue_pairs;
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} __attribute__((packed));
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static u8 g_net_mac[6] = { 0x52, 0x54, 0x00, 0xDE, 0x5A, 0x01 };
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static int g_net_bound = -1;
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static u32 net_read_config(u32 offset, int width) {
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(void)width;
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struct virtio_net_config cfg;
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u8 *c = (u8 *)&cfg;
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for (u32 i = 0; i < sizeof(cfg); i++) c[i] = 0;
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for (int i = 0; i < 6; i++) cfg.mac[i] = g_net_mac[i];
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cfg.status = 1; /* link up */
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cfg.max_virtqueue_pairs = 1;
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if (offset + 4 <= sizeof(cfg)) {
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u8 *src = (u8 *)&cfg + offset;
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return (u32)src[0] | ((u32)src[1] << 8) | ((u32)src[2] << 16) | ((u32)src[3] << 24);
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}
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return 0;
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}
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/* 从描述符链拼接一个连续帧（virtio-net 帧通常 2 个描述符：hdr + data）。
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* 返回帧长度，数据拷入 out_buf（out_cap 容量）。 */
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static u32 net_gather_frame(struct virtq_desc *desc, u16 head,
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u8 *out_buf, u32 out_cap, int skip_hdr) {
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u32 total = 0;
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u16 cur = head;
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int hops = 0;
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while (hops < 32) {
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u8 *src = (u8 *)virtio_gpa_to_host(desc[cur].addr);
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u32 len = desc[cur].len;
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if (!src) break;
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/* 跳过第一个描述符中的 virtio_net_hdr */
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if (hops == 0 && skip_hdr && len > VIRTIO_NET_HDR_LEN) {
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u32 dl = len - VIRTIO_NET_HDR_LEN;
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if (total + dl <= out_cap) {
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u8 *d = src + VIRTIO_NET_HDR_LEN;
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for (u32 i = 0; i < dl; i++) out_buf[total + i] = d[i];
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total += dl;
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}
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} else {
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if (total + len <= out_cap) {
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for (u32 i = 0; i < len; i++) out_buf[total + i] = src[i];
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total += len;
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}
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}
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if (!(desc[cur].flags & VIRTQ_DESC_F_NEXT)) break;
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cur = desc[cur].next;
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hops++;
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}
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return total;
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}
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/* TX queue（idx=1）：guest 发包。 */
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static u16 g_tx_last_avail;
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static u8 g_tx_scratch[2048];
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static void net_handle_tx(void) {
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struct virtq_desc *desc;
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struct virtq_avail *avail;
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struct virtq_used *used;
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u32 qnum;
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if (virtio_queue_get_ptrs(VIRTIO_ID_NET, 1, &desc, &avail, &used, &qnum) != 0)
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return;
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const dkm_net_api *net = net_get_api();
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u16 cur = g_tx_last_avail;
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u16 used_idx = used->idx;
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while (cur != avail->idx) {
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u16 head = avail->ring[cur % qnum];
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u32 flen = net_gather_frame(desc, head, g_tx_scratch, sizeof(g_tx_scratch), 1);
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if (flen > 0 && net && g_net_bound >= 0) {
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net->tx((u32)g_net_bound, g_tx_scratch, flen);
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}
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used->ring[used_idx % qnum].id = head;
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used->ring[used_idx % qnum].len = 0;
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used_idx++;
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cur++;
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}
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virtio_queue_bump_used(used, used_idx);
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g_tx_last_avail = cur;
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}
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/* RX queue（idx=0）：guest 提交空 buffer，我们尝试 rx_poll 填充。
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* guest 每提交一批 buffer 就 notify 一次；有包则填充 + used，无包则
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* 保留 buffer 等下次 notify（简化：直接返回 0 长度 used，让 guest 重投）。 */
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static u16 g_rx_last_avail;
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static void net_handle_rx(void) {
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struct virtq_desc *desc;
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struct virtq_avail *avail;
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struct virtq_used *used;
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u32 qnum;
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if (virtio_queue_get_ptrs(VIRTIO_ID_NET, 0, &desc, &avail, &used, &qnum) != 0)
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return;
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||
const dkm_net_api *net = net_get_api();
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if (!net || g_net_bound < 0) return;
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u16 cur = g_rx_last_avail;
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u16 used_idx = used->idx;
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||
while (cur != avail->idx) {
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u16 head = avail->ring[cur % qnum];
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/* RX 描述符链：hdr(W) + data(W)。尝试收一包。 */
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u16 curd = head;
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u8 *hdrp = (u8 *)virtio_gpa_to_host(desc[curd].addr);
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u8 *datap = (u8 *)0;
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u32 datalen = 0;
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||
if (desc[curd].flags & VIRTQ_DESC_F_NEXT) {
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u16 di = desc[curd].next;
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datap = (u8 *)virtio_gpa_to_host(desc[di].addr);
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datalen = desc[di].len;
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}
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if (!hdrp || !datap || datalen == 0) { cur++; continue; }
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u32 got = 0;
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||
if (net->rx_poll((u32)g_net_bound, datap, datalen, &got) == 0 && got > 0) {
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/* 填 virtio_net_hdr 全零（无 GSO） */
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for (int i = 0; i < VIRTIO_NET_HDR_LEN; i++) hdrp[i] = 0;
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used->ring[used_idx % qnum].id = head;
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used->ring[used_idx % qnum].len = VIRTIO_NET_HDR_LEN + got;
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used_idx++;
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} else {
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/* 无包：不消耗该 buffer，留待下次（但为避免死循环，跳过） */
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||
}
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cur++;
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||
}
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virtio_queue_bump_used(used, used_idx);
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||
g_rx_last_avail = cur;
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}
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static void net_queue_notify(u32 queue_idx) {
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if (queue_idx == 1) net_handle_tx();
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else if (queue_idx == 0) net_handle_rx();
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}
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static void net_reset(void) {
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g_tx_last_avail = 0;
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||
g_rx_last_avail = 0;
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}
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static struct virtio_backend g_net_backend = {
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.device_id = VIRTIO_ID_NET,
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.gpa_base = VIRTIO_MMIO_NET_GPA,
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.irq = 6, /* guest ISA IRQ6（cmdline :6，vector 0x36） */
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.num_queues = 2,
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.queue_size = 128,
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.device_features = (1ULL << VIRTIO_F_VERSION_1) |
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(1ULL << VIRTIO_NET_F_MAC) | (1ULL << VIRTIO_NET_F_STATUS),
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.config_len = sizeof(struct virtio_net_config),
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||
.read_config = net_read_config,
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||
.queue_notify = net_queue_notify,
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||
.reset = net_reset,
|
||
};
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||
void virtio_net_backend_init(void) {
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/* 绑定 UTSM 第 0 个网卡（e1000 或 virtio_net DKM 驱动） */
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||
const dkm_net_api *net = net_get_api();
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||
if (net && net->device_count() > 0) {
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g_net_bound = 0;
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||
dkm_net_device_info info;
|
||
if (net->device_info(0, &info) == 0) {
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||
for (int i = 0; i < 6; i++) g_net_mac[i] = info.mac[i];
|
||
}
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||
log_info("[VNET] bound to UTSM net device 0");
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||
} else {
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||
g_net_bound = -1;
|
||
log_warn("[VNET] no UTSM net device, net backend degraded");
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}
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||
virtio_mmio_register(&g_net_backend);
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||
}
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