drivers/net/mlx5/mlx5_utils.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   2  * Copyright 2015 6WIND S.A.
   3  * Copyright 2015 Mellanox Technologies, Ltd
   4  */
   5
   6 #ifndef RTE_PMD_MLX5_UTILS_H_
   7 #define RTE_PMD_MLX5_UTILS_H_
   8
   9 #include <stddef.h>
  10 #include <stdint.h>
  11 #include <stdio.h>
  12 #include <limits.h>
  13 #include <errno.h>
  14
  15 #include <rte_spinlock.h>
  16 #include <rte_memory.h>
  17 #include <rte_bitmap.h>
  18
  19 #include <mlx5_common.h>
  20
  21 #include "mlx5_defs.h"
  22
  23
  24 /* Convert a bit number to the corresponding 64-bit mask */
  25 #define MLX5_BITSHIFT(v) (UINT64_C(1) << (v))
  26
  27 /* Save and restore errno around argument evaluation. */
  28 #define ERRNO_SAFE(x) ((errno = (int []){ errno, ((x), 0) }[0]))
  29
  30 extern int mlx5_logtype;
  31
  32 /* Generic printf()-like logging macro with automatic line feed. */
  33 #define DRV_LOG(level, ...) \
  34         PMD_DRV_LOG_(level, mlx5_logtype, MLX5_DRIVER_NAME, \
  35                 __VA_ARGS__ PMD_DRV_LOG_STRIP PMD_DRV_LOG_OPAREN, \
  36                 PMD_DRV_LOG_CPAREN)
  37
  38 #define INFO(...) DRV_LOG(INFO, __VA_ARGS__)
  39 #define WARN(...) DRV_LOG(WARNING, __VA_ARGS__)
  40 #define ERROR(...) DRV_LOG(ERR, __VA_ARGS__)
  41
  42 /* Convenience macros for accessing mbuf fields. */
  43 #define NEXT(m) ((m)->next)
  44 #define DATA_LEN(m) ((m)->data_len)
  45 #define PKT_LEN(m) ((m)->pkt_len)
  46 #define DATA_OFF(m) ((m)->data_off)
  47 #define SET_DATA_OFF(m, o) ((m)->data_off = (o))
  48 #define NB_SEGS(m) ((m)->nb_segs)
  49 #define PORT(m) ((m)->port)
  50
  51 /* Transpose flags. Useful to convert IBV to DPDK flags. */
  52 #define TRANSPOSE(val, from, to) \
  53         (((from) >= (to)) ? \
  54          (((val) & (from)) / ((from) / (to))) : \
  55          (((val) & (from)) * ((to) / (from))))
  56
  57 /*
  58  * For the case which data is linked with sequence increased index, the
  59  * array table will be more efficiect than hash table once need to serarch
  60  * one data entry in large numbers of entries. Since the traditional hash
  61  * tables has fixed table size, when huge numbers of data saved to the hash
  62  * table, it also comes lots of hash conflict.
  63  *
  64  * But simple array table also has fixed size, allocates all the needed
  65  * memory at once will waste lots of memory. For the case don't know the
  66  * exactly number of entries will be impossible to allocate the array.
  67  *
  68  * Then the multiple level table helps to balance the two disadvantages.
  69  * Allocate a global high level table with sub table entries at first,
  70  * the global table contains the sub table entries, and the sub table will
  71  * be allocated only once the corresponding index entry need to be saved.
  72  * e.g. for up to 32-bits index, three level table with 10-10-12 splitting,
  73  * with sequence increased index, the memory grows with every 4K entries.
  74  *
  75  * The currently implementation introduces 10-10-12 32-bits splitting
  76  * Three-Level table to help the cases which have millions of enties to
  77  * save. The index entries can be addressed directly by the index, no
  78  * search will be needed.q
  79  */
  80
  81 /* L3 table global table define. */
  82 #define MLX5_L3T_GT_OFFSET 22
  83 #define MLX5_L3T_GT_SIZE (1 << 10)
  84 #define MLX5_L3T_GT_MASK (MLX5_L3T_GT_SIZE - 1)
  85
  86 /* L3 table middle table define. */
  87 #define MLX5_L3T_MT_OFFSET 12
  88 #define MLX5_L3T_MT_SIZE (1 << 10)
  89 #define MLX5_L3T_MT_MASK (MLX5_L3T_MT_SIZE - 1)
  90
  91 /* L3 table entry table define. */
  92 #define MLX5_L3T_ET_OFFSET 0
  93 #define MLX5_L3T_ET_SIZE (1 << 12)
  94 #define MLX5_L3T_ET_MASK (MLX5_L3T_ET_SIZE - 1)
  95
  96 /* L3 table type. */
  97 enum mlx5_l3t_type {
  98         MLX5_L3T_TYPE_WORD = 0,
  99         MLX5_L3T_TYPE_DWORD,
 100         MLX5_L3T_TYPE_QWORD,
 101         MLX5_L3T_TYPE_PTR,
 102         MLX5_L3T_TYPE_MAX,
 103 };
 104
 105 struct mlx5_indexed_pool;
 106
 107 /* Generic data struct. */
 108 union mlx5_l3t_data {
 109         uint16_t word;
 110         uint32_t dword;
 111         uint64_t qword;
 112         void *ptr;
 113 };
 114
 115 /* L3 level table data structure. */
 116 struct mlx5_l3t_level_tbl {
 117         uint64_t ref_cnt; /* Table ref_cnt. */
 118         void *tbl[]; /* Table array. */
 119 };
 120
 121 /* L3 word entry table data structure. */
 122 struct mlx5_l3t_entry_word {
 123         uint32_t idx; /* Table index. */
 124         uint64_t ref_cnt; /* Table ref_cnt. */
 125         uint16_t entry[]; /* Entry array. */
 126 };
 127
 128 /* L3 double word entry table data structure. */
 129 struct mlx5_l3t_entry_dword {
 130         uint32_t idx; /* Table index. */
 131         uint64_t ref_cnt; /* Table ref_cnt. */
 132         uint32_t entry[]; /* Entry array. */
 133 };
 134
 135 /* L3 quad word entry table data structure. */
 136 struct mlx5_l3t_entry_qword {
 137         uint32_t idx; /* Table index. */
 138         uint64_t ref_cnt; /* Table ref_cnt. */
 139         uint64_t entry[]; /* Entry array. */
 140 };
 141
 142 /* L3 pointer entry table data structure. */
 143 struct mlx5_l3t_entry_ptr {
 144         uint32_t idx; /* Table index. */
 145         uint64_t ref_cnt; /* Table ref_cnt. */
 146         void *entry[]; /* Entry array. */
 147 };
 148
 149 /* L3 table data structure. */
 150 struct mlx5_l3t_tbl {
 151         enum mlx5_l3t_type type; /* Table type. */
 152         struct mlx5_indexed_pool *eip;
 153         /* Table index pool handles. */
 154         struct mlx5_l3t_level_tbl *tbl; /* Global table index. */
 155 };
 156
 157 /*
 158  * The indexed memory entry index is made up of trunk index and offset of
 159  * the entry in the trunk. Since the entry index is 32 bits, in case user
 160  * prefers to have small trunks, user can change the macro below to a big
 161  * number which helps the pool contains more trunks with lots of entries
 162  * allocated.
 163  */
 164 #define TRUNK_IDX_BITS 16
 165 #define TRUNK_MAX_IDX ((1 << TRUNK_IDX_BITS) - 1)
 166 #define TRUNK_INVALID TRUNK_MAX_IDX
 167 #define MLX5_IPOOL_DEFAULT_TRUNK_SIZE (1 << (28 - TRUNK_IDX_BITS))
 168 #ifdef RTE_LIBRTE_MLX5_DEBUG
 169 #define POOL_DEBUG 1
 170 #endif
 171
 172 struct mlx5_indexed_pool_config {
 173         uint32_t size; /* Pool entry size. */
 174         uint32_t trunk_size:22;
 175         /*
 176          * Trunk entry number. Must be power of 2. It can be increased
 177          * if trunk_grow enable. The trunk entry number increases with
 178          * left shift grow_shift. Trunks with index are after grow_trunk
 179          * will keep the entry number same with the last grow trunk.
 180          */
 181         uint32_t grow_trunk:4;
 182         /*
 183          * Trunks with entry number increase in the pool. Set it to 0
 184          * to make the pool works as trunk entry fixed pool. It works
 185          * only if grow_shift is not 0.
 186          */
 187         uint32_t grow_shift:4;
 188         /*
 189          * Trunk entry number increase shift value, stop after grow_trunk.
 190          * It works only if grow_trunk is not 0.
 191          */
 192         uint32_t need_lock:1;
 193         /* Lock is needed for multiple thread usage. */
 194         uint32_t release_mem_en:1; /* Rlease trunk when it is free. */
 195         const char *type; /* Memory allocate type name. */
 196         void *(*malloc)(uint32_t flags, size_t size, unsigned int align,
 197                         int socket);
 198         /* User defined memory allocator. */
 199         void (*free)(void *addr); /* User defined memory release. */
 200 };
 201
 202 struct mlx5_indexed_trunk {
 203         uint32_t idx; /* Trunk id. */
 204         uint32_t prev; /* Previous free trunk in free list. */
 205         uint32_t next; /* Next free trunk in free list. */
 206         uint32_t free; /* Free entries available */
 207         struct rte_bitmap *bmp;
 208         uint8_t data[] __rte_cache_aligned; /* Entry data start. */
 209 };
 210
 211 struct mlx5_indexed_pool {
 212         struct mlx5_indexed_pool_config cfg; /* Indexed pool configuration. */
 213         rte_spinlock_t lock; /* Pool lock for multiple thread usage. */
 214         uint32_t n_trunk_valid; /* Trunks allocated. */
 215         uint32_t n_trunk; /* Trunk pointer array size. */
 216         /* Dim of trunk pointer array. */
 217         struct mlx5_indexed_trunk **trunks;
 218         uint32_t free_list; /* Index to first free trunk. */
 219 #ifdef POOL_DEBUG
 220         uint32_t n_entry;
 221         uint32_t trunk_new;
 222         uint32_t trunk_avail;
 223         uint32_t trunk_empty;
 224         uint32_t trunk_free;
 225 #endif
 226         uint32_t grow_tbl[]; /* Save the index offset for the grow trunks. */
 227 };
 228
 229 /**
 230  * Return logarithm of the nearest power of two above input value.
 231  *
 232  * @param v
 233  *   Input value.
 234  *
 235  * @return
 236  *   Logarithm of the nearest power of two above input value.
 237  */
 238 static inline unsigned int
 239 log2above(unsigned int v)
 240 {
 241         unsigned int l;
 242         unsigned int r;
 243
 244         for (l = 0, r = 0; (v >> 1); ++l, v >>= 1)
 245                 r |= (v & 1);
 246         return l + r;
 247 }
 248
 249 /** Maximum size of string for naming the hlist table. */
 250 #define MLX5_HLIST_NAMESIZE                     32
 251
 252 /**
 253  * Structure of the entry in the hash list, user should define its own struct
 254  * that contains this in order to store the data. The 'key' is 64-bits right
 255  * now and its user's responsibility to guarantee there is no collision.
 256  */
 257 struct mlx5_hlist_entry {
 258         LIST_ENTRY(mlx5_hlist_entry) next; /* entry pointers in the list. */
 259         uint64_t key; /* user defined 'key', could be the hash signature. */
 260 };
 261
 262 /** Structure for hash head. */
 263 LIST_HEAD(mlx5_hlist_head, mlx5_hlist_entry);
 264
 265 /** Type of function that is used to handle the data before freeing. */
 266 typedef void (*mlx5_hlist_destroy_callback_fn)(void *p, void *ctx);
 267
 268 /** hash list table structure */
 269 struct mlx5_hlist {
 270         char name[MLX5_HLIST_NAMESIZE]; /**< Name of the hash list. */
 271         /**< number of heads, need to be power of 2. */
 272         uint32_t table_sz;
 273         /**< mask to get the index of the list heads. */
 274         uint32_t mask;
 275         struct mlx5_hlist_head heads[]; /**< list head arrays. */
 276 };
 277
 278 /**
 279  * Create a hash list table, the user can specify the list heads array size
 280  * of the table, now the size should be a power of 2 in order to get better
 281  * distribution for the entries. Each entry is a part of the whole data element
 282  * and the caller should be responsible for the data element's allocation and
 283  * cleanup / free. Key of each entry will be calculated with CRC in order to
 284  * generate a little fairer distribution.
 285  *
 286  * @param name
 287  *   Name of the hash list(optional).
 288  * @param size
 289  *   Heads array size of the hash list.
 290  *
 291  * @return
 292  *   Pointer of the hash list table created, NULL on failure.
 293  */
 294 struct mlx5_hlist *mlx5_hlist_create(const char *name, uint32_t size);
 295
 296 /**
 297  * Search an entry matching the key.
 298  *
 299  * @param h
 300  *   Pointer to the hast list table.
 301  * @param key
 302  *   Key for the searching entry.
 303  *
 304  * @return
 305  *   Pointer of the hlist entry if found, NULL otherwise.
 306  */
 307 struct mlx5_hlist_entry *mlx5_hlist_lookup(struct mlx5_hlist *h, uint64_t key);
 308
 309 /**
 310  * Insert an entry to the hash list table, the entry is only part of whole data
 311  * element and a 64B key is used for matching. User should construct the key or
 312  * give a calculated hash signature and guarantee there is no collision.
 313  *
 314  * @param h
 315  *   Pointer to the hast list table.
 316  * @param entry
 317  *   Entry to be inserted into the hash list table.
 318  *
 319  * @return
 320  *   - zero for success.
 321  *   - -EEXIST if the entry is already inserted.
 322  */
 323 int mlx5_hlist_insert(struct mlx5_hlist *h, struct mlx5_hlist_entry *entry);
 324
 325 /**
 326  * Remove an entry from the hash list table. User should guarantee the validity
 327  * of the entry.
 328  *
 329  * @param h
 330  *   Pointer to the hast list table. (not used)
 331  * @param entry
 332  *   Entry to be removed from the hash list table.
 333  */
 334 void mlx5_hlist_remove(struct mlx5_hlist *h __rte_unused,
 335                        struct mlx5_hlist_entry *entry);
 336
 337 /**
 338  * Destroy the hash list table, all the entries already inserted into the lists
 339  * will be handled by the callback function provided by the user (including
 340  * free if needed) before the table is freed.
 341  *
 342  * @param h
 343  *   Pointer to the hast list table.
 344  * @param cb
 345  *   Callback function for each inserted entry when destroying the hash list.
 346  * @param ctx
 347  *   Common context parameter used by callback function for each entry.
 348  */
 349 void mlx5_hlist_destroy(struct mlx5_hlist *h,
 350                         mlx5_hlist_destroy_callback_fn cb, void *ctx);
 351
 352 /**
 353  * This function allocates non-initialized memory entry from pool.
 354  * In NUMA systems, the memory entry allocated resides on the same
 355  * NUMA socket as the core that calls this function.
 356  *
 357  * Memory entry is allocated from memory trunk, no alignment.
 358  *
 359  * @param pool
 360  *   Pointer to indexed memory entry pool.
 361  *   No initialization required.
 362  * @param[out] idx
 363  *   Pointer to memory to save allocated index.
 364  *   Memory index always positive value.
 365  * @return
 366  *   - Pointer to the allocated memory entry.
 367  *   - NULL on error. Not enough memory, or invalid arguments.
 368  */
 369 void *mlx5_ipool_malloc(struct mlx5_indexed_pool *pool, uint32_t *idx);
 370
 371 /**
 372  * This function allocates zero initialized memory entry from pool.
 373  * In NUMA systems, the memory entry allocated resides on the same
 374  * NUMA socket as the core that calls this function.
 375  *
 376  * Memory entry is allocated from memory trunk, no alignment.
 377  *
 378  * @param pool
 379  *   Pointer to indexed memory pool.
 380  *   No initialization required.
 381  * @param[out] idx
 382  *   Pointer to memory to save allocated index.
 383  *   Memory index always positive value.
 384  * @return
 385  *   - Pointer to the allocated memory entry .
 386  *   - NULL on error. Not enough memory, or invalid arguments.
 387  */
 388 void *mlx5_ipool_zmalloc(struct mlx5_indexed_pool *pool, uint32_t *idx);
 389
 390 /**
 391  * This function frees indexed memory entry to pool.
 392  * Caller has to make sure that the index is allocated from same pool.
 393  *
 394  * @param pool
 395  *   Pointer to indexed memory pool.
 396  * @param idx
 397  *   Allocated memory entry index.
 398  */
 399 void mlx5_ipool_free(struct mlx5_indexed_pool *pool, uint32_t idx);
 400
 401 /**
 402  * This function returns pointer of indexed memory entry from index.
 403  * Caller has to make sure that the index is valid, and allocated
 404  * from same pool.
 405  *
 406  * @param pool
 407  *   Pointer to indexed memory pool.
 408  * @param idx
 409  *   Allocated memory index.
 410  * @return
 411  *   - Pointer to indexed memory entry.
 412  */
 413 void *mlx5_ipool_get(struct mlx5_indexed_pool *pool, uint32_t idx);
 414
 415 /**
 416  * This function creates indexed memory pool.
 417  * Caller has to configure the configuration accordingly.
 418  *
 419  * @param pool
 420  *   Pointer to indexed memory pool.
 421  * @param cfg
 422  *   Allocated memory index.
 423  */
 424 struct mlx5_indexed_pool *
 425 mlx5_ipool_create(struct mlx5_indexed_pool_config *cfg);
 426
 427 /**
 428  * This function releases all resources of pool.
 429  * Caller has to make sure that all indexes and memories allocated
 430  * from this pool not referenced anymore.
 431  *
 432  * @param pool
 433  *   Pointer to indexed memory pool.
 434  * @return
 435  *   - non-zero value on error.
 436  *   - 0 on success.
 437  */
 438 int mlx5_ipool_destroy(struct mlx5_indexed_pool *pool);
 439
 440 /**
 441  * This function dumps debug info of pool.
 442  *
 443  * @param pool
 444  *   Pointer to indexed memory pool.
 445  */
 446 void mlx5_ipool_dump(struct mlx5_indexed_pool *pool);
 447
 448 /**
 449  * This function allocates new empty Three-level table.
 450  *
 451  * @param type
 452  *   The l3t can set as word, double word, quad word or pointer with index.
 453  *
 454  * @return
 455  *   - Pointer to the allocated l3t.
 456  *   - NULL on error. Not enough memory, or invalid arguments.
 457  */
 458 struct mlx5_l3t_tbl *mlx5_l3t_create(enum mlx5_l3t_type type);
 459
 460 /**
 461  * This function destroys Three-level table.
 462  *
 463  * @param tbl
 464  *   Pointer to the l3t.
 465  */
 466 void mlx5_l3t_destroy(struct mlx5_l3t_tbl *tbl);
 467
 468 /**
 469  * This function gets the index entry from Three-level table.
 470  *
 471  * @param tbl
 472  *   Pointer to the l3t.
 473  * @param idx
 474  *   Index to the entry.
 475  * @param data
 476  *   Pointer to the memory which saves the entry data.
 477  *   When function call returns 0, data contains the entry data get from
 478  *   l3t.
 479  *   When function call returns -1, data is not modified.
 480  *
 481  * @return
 482  *   0 if success, -1 on error.
 483  */
 484
 485 uint32_t mlx5_l3t_get_entry(struct mlx5_l3t_tbl *tbl, uint32_t idx,
 486                             union mlx5_l3t_data *data);
 487 /**
 488  * This function clears the index entry from Three-level table.
 489  *
 490  * @param tbl
 491  *   Pointer to the l3t.
 492  * @param idx
 493  *   Index to the entry.
 494  */
 495 void mlx5_l3t_clear_entry(struct mlx5_l3t_tbl *tbl, uint32_t idx);
 496
 497 /**
 498  * This function gets the index entry from Three-level table.
 499  *
 500  * @param tbl
 501  *   Pointer to the l3t.
 502  * @param idx
 503  *   Index to the entry.
 504  * @param data
 505  *   Pointer to the memory which contains the entry data save to l3t.
 506  *
 507  * @return
 508  *   0 if success, -1 on error.
 509  */
 510 uint32_t mlx5_l3t_set_entry(struct mlx5_l3t_tbl *tbl, uint32_t idx,
 511                             union mlx5_l3t_data *data);
 512
 513 /*
 514  * Macros for linked list based on indexed memory.
 515  * Example data structure:
 516  * struct Foo {
 517  *      ILIST_ENTRY(uint16_t) next;
 518  *      ...
 519  * }
 520  *
 521  */
 522 #define ILIST_ENTRY(type)                                               \
 523 struct {                                                                \
 524         type prev; /* Index of previous element. */                     \
 525         type next; /* Index of next element. */                         \
 526 }
 527
 528 #define ILIST_INSERT(pool, head, idx, elem, field)                      \
 529         do {                                                            \
 530                 typeof(elem) peer;                                      \
 531                 MLX5_ASSERT((elem) && (idx));                           \
 532                 (elem)->field.next = *(head);                           \
 533                 (elem)->field.prev = 0;                                 \
 534                 if (*(head)) {                                          \
 535                         (peer) = mlx5_ipool_get(pool, *(head));         \
 536                         if (peer)                                       \
 537                                 (peer)->field.prev = (idx);             \
 538                 }                                                       \
 539                 *(head) = (idx);                                        \
 540         } while (0)
 541
 542 #define ILIST_REMOVE(pool, head, idx, elem, field)                      \
 543         do {                                                            \
 544                 typeof(elem) peer;                                      \
 545                 MLX5_ASSERT(elem);                                      \
 546                 MLX5_ASSERT(head);                                      \
 547                 if ((elem)->field.prev) {                               \
 548                         (peer) = mlx5_ipool_get                         \
 549                                  (pool, (elem)->field.prev);            \
 550                         if (peer)                                       \
 551                                 (peer)->field.next = (elem)->field.next;\
 552                 }                                                       \
 553                 if ((elem)->field.next) {                               \
 554                         (peer) = mlx5_ipool_get                         \
 555                                  (pool, (elem)->field.next);            \
 556                         if (peer)                                       \
 557                                 (peer)->field.prev = (elem)->field.prev;\
 558                 }                                                       \
 559                 if (*(head) == (idx))                                   \
 560                         *(head) = (elem)->field.next;                   \
 561         } while (0)
 562
 563 #define ILIST_FOREACH(pool, head, idx, elem, field)                     \
 564         for ((idx) = (head), (elem) =                                   \
 565              (idx) ? mlx5_ipool_get(pool, (idx)) : NULL; (elem);        \
 566              idx = (elem)->field.next, (elem) =                         \
 567              (idx) ? mlx5_ipool_get(pool, idx) : NULL)
 568
 569 /* Single index list. */
 570 #define SILIST_ENTRY(type)                                              \
 571 struct {                                                                \
 572         type next; /* Index of next element. */                         \
 573 }
 574
 575 #define SILIST_INSERT(head, idx, elem, field)                           \
 576         do {                                                            \
 577                 MLX5_ASSERT((elem) && (idx));                           \
 578                 (elem)->field.next = *(head);                           \
 579                 *(head) = (idx);                                        \
 580         } while (0)
 581
 582 #define SILIST_FOREACH(pool, head, idx, elem, field)                    \
 583         for ((idx) = (head), (elem) =                                   \
 584              (idx) ? mlx5_ipool_get(pool, (idx)) : NULL; (elem);        \
 585              idx = (elem)->field.next, (elem) =                         \
 586              (idx) ? mlx5_ipool_get(pool, idx) : NULL)
 587
 588 #endif /* RTE_PMD_MLX5_UTILS_H_ */