50a73788d4ec8067612d62fd0679f6bb11d171e1
[dpdk.git] / lib / librte_mbuf / rte_mbuf.h
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright 2014 6WIND S.A.
4  */
5
6 #ifndef _RTE_MBUF_H_
7 #define _RTE_MBUF_H_
8
9 /**
10  * @file
11  * RTE Mbuf
12  *
13  * The mbuf library provides the ability to create and destroy buffers
14  * that may be used by the RTE application to store message
15  * buffers. The message buffers are stored in a mempool, using the
16  * RTE mempool library.
17  *
18  * The preferred way to create a mbuf pool is to use
19  * rte_pktmbuf_pool_create(). However, in some situations, an
20  * application may want to have more control (ex: populate the pool with
21  * specific memory), in this case it is possible to use functions from
22  * rte_mempool. See how rte_pktmbuf_pool_create() is implemented for
23  * details.
24  *
25  * This library provides an API to allocate/free packet mbufs, which are
26  * used to carry network packets.
27  *
28  * To understand the concepts of packet buffers or mbufs, you
29  * should read "TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation,
30  * Addison-Wesley, 1995, ISBN 0-201-63354-X from Richard Stevens"
31  * http://www.kohala.com/start/tcpipiv2.html
32  */
33
34 #include <stdint.h>
35 #include <rte_compat.h>
36 #include <rte_common.h>
37 #include <rte_config.h>
38 #include <rte_mempool.h>
39 #include <rte_memory.h>
40 #include <rte_atomic.h>
41 #include <rte_prefetch.h>
42 #include <rte_branch_prediction.h>
43 #include <rte_mbuf_ptype.h>
44
45 #ifdef __cplusplus
46 extern "C" {
47 #endif
48
49 /*
50  * Packet Offload Features Flags. It also carry packet type information.
51  * Critical resources. Both rx/tx shared these bits. Be cautious on any change
52  *
53  * - RX flags start at bit position zero, and get added to the left of previous
54  *   flags.
55  * - The most-significant 3 bits are reserved for generic mbuf flags
56  * - TX flags therefore start at bit position 60 (i.e. 63-3), and new flags get
57  *   added to the right of the previously defined flags i.e. they should count
58  *   downwards, not upwards.
59  *
60  * Keep these flags synchronized with rte_get_rx_ol_flag_name() and
61  * rte_get_tx_ol_flag_name().
62  */
63
64 /**
65  * The RX packet is a 802.1q VLAN packet, and the tci has been
66  * saved in in mbuf->vlan_tci.
67  * If the flag PKT_RX_VLAN_STRIPPED is also present, the VLAN
68  * header has been stripped from mbuf data, else it is still
69  * present.
70  */
71 #define PKT_RX_VLAN          (1ULL << 0)
72
73 #define PKT_RX_RSS_HASH      (1ULL << 1)  /**< RX packet with RSS hash result. */
74 #define PKT_RX_FDIR          (1ULL << 2)  /**< RX packet with FDIR match indicate. */
75
76 /**
77  * Deprecated.
78  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
79  * PKT_RX_L4_CKSUM_MASK.
80  * This flag was set when the L4 checksum of a packet was detected as
81  * wrong by the hardware.
82  */
83 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD  (1ULL << 3)
84
85 /**
86  * Deprecated.
87  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
88  * PKT_RX_IP_CKSUM_MASK.
89  * This flag was set when the IP checksum of a packet was detected as
90  * wrong by the hardware.
91  */
92 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD  (1ULL << 4)
93
94 #define PKT_RX_EIP_CKSUM_BAD (1ULL << 5)  /**< External IP header checksum error. */
95
96 /**
97  * A vlan has been stripped by the hardware and its tci is saved in
98  * mbuf->vlan_tci. This can only happen if vlan stripping is enabled
99  * in the RX configuration of the PMD.
100  * When PKT_RX_VLAN_STRIPPED is set, PKT_RX_VLAN must also be set.
101  */
102 #define PKT_RX_VLAN_STRIPPED (1ULL << 6)
103
104 /**
105  * Mask of bits used to determine the status of RX IP checksum.
106  * - PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX IP checksum
107  * - PKT_RX_IP_CKSUM_BAD: the IP checksum in the packet is wrong
108  * - PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD: the IP checksum in the packet is valid
109  * - PKT_RX_IP_CKSUM_NONE: the IP checksum is not correct in the packet
110  *   data, but the integrity of the IP header is verified.
111  */
112 #define PKT_RX_IP_CKSUM_MASK ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
113
114 #define PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN 0
115 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD     (1ULL << 4)
116 #define PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD    (1ULL << 7)
117 #define PKT_RX_IP_CKSUM_NONE    ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
118
119 /**
120  * Mask of bits used to determine the status of RX L4 checksum.
121  * - PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX L4 checksum
122  * - PKT_RX_L4_CKSUM_BAD: the L4 checksum in the packet is wrong
123  * - PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD: the L4 checksum in the packet is valid
124  * - PKT_RX_L4_CKSUM_NONE: the L4 checksum is not correct in the packet
125  *   data, but the integrity of the L4 data is verified.
126  */
127 #define PKT_RX_L4_CKSUM_MASK ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
128
129 #define PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN 0
130 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD     (1ULL << 3)
131 #define PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD    (1ULL << 8)
132 #define PKT_RX_L4_CKSUM_NONE    ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
133
134 #define PKT_RX_IEEE1588_PTP  (1ULL << 9)  /**< RX IEEE1588 L2 Ethernet PT Packet. */
135 #define PKT_RX_IEEE1588_TMST (1ULL << 10) /**< RX IEEE1588 L2/L4 timestamped packet.*/
136 #define PKT_RX_FDIR_ID       (1ULL << 13) /**< FD id reported if FDIR match. */
137 #define PKT_RX_FDIR_FLX      (1ULL << 14) /**< Flexible bytes reported if FDIR match. */
138
139 /**
140  * The 2 vlans have been stripped by the hardware and their tci are
141  * saved in mbuf->vlan_tci (inner) and mbuf->vlan_tci_outer (outer).
142  * This can only happen if vlan stripping is enabled in the RX
143  * configuration of the PMD.
144  * When PKT_RX_QINQ_STRIPPED is set, the flags (PKT_RX_VLAN |
145  * PKT_RX_VLAN_STRIPPED | PKT_RX_QINQ) must also be set.
146  */
147 #define PKT_RX_QINQ_STRIPPED (1ULL << 15)
148
149 /**
150  * When packets are coalesced by a hardware or virtual driver, this flag
151  * can be set in the RX mbuf, meaning that the m->tso_segsz field is
152  * valid and is set to the segment size of original packets.
153  */
154 #define PKT_RX_LRO           (1ULL << 16)
155
156 /**
157  * Indicate that the timestamp field in the mbuf is valid.
158  */
159 #define PKT_RX_TIMESTAMP     (1ULL << 17)
160
161 /**
162  * Indicate that security offload processing was applied on the RX packet.
163  */
164 #define PKT_RX_SEC_OFFLOAD              (1ULL << 18)
165
166 /**
167  * Indicate that security offload processing failed on the RX packet.
168  */
169 #define PKT_RX_SEC_OFFLOAD_FAILED       (1ULL << 19)
170
171 /**
172  * The RX packet is a double VLAN, and the outer tci has been
173  * saved in in mbuf->vlan_tci_outer. If PKT_RX_QINQ set, PKT_RX_VLAN
174  * also should be set and inner tci should be saved to mbuf->vlan_tci.
175  * If the flag PKT_RX_QINQ_STRIPPED is also present, both VLANs
176  * headers have been stripped from mbuf data, else they are still
177  * present.
178  */
179 #define PKT_RX_QINQ          (1ULL << 20)
180
181 /* add new RX flags here */
182
183 /* add new TX flags here */
184
185 /**
186  * UDP Fragmentation Offload flag. This flag is used for enabling UDP
187  * fragmentation in SW or in HW. When use UFO, mbuf->tso_segsz is used
188  * to store the MSS of UDP fragments.
189  */
190 #define PKT_TX_UDP_SEG  (1ULL << 42)
191
192 /**
193  * Request security offload processing on the TX packet.
194  */
195 #define PKT_TX_SEC_OFFLOAD              (1ULL << 43)
196
197 /**
198  * Offload the MACsec. This flag must be set by the application to enable
199  * this offload feature for a packet to be transmitted.
200  */
201 #define PKT_TX_MACSEC        (1ULL << 44)
202
203 /**
204  * Bits 45:48 used for the tunnel type.
205  * The tunnel type must be specified for TSO or checksum on the inner part
206  * of tunnel packets.
207  * These flags can be used with PKT_TX_TCP_SEG for TSO, or PKT_TX_xxx_CKSUM.
208  * The mbuf fields for inner and outer header lengths are required:
209  * outer_l2_len, outer_l3_len, l2_len, l3_len, l4_len and tso_segsz for TSO.
210  */
211 #define PKT_TX_TUNNEL_VXLAN   (0x1ULL << 45)
212 #define PKT_TX_TUNNEL_GRE     (0x2ULL << 45)
213 #define PKT_TX_TUNNEL_IPIP    (0x3ULL << 45)
214 #define PKT_TX_TUNNEL_GENEVE  (0x4ULL << 45)
215 /** TX packet with MPLS-in-UDP RFC 7510 header. */
216 #define PKT_TX_TUNNEL_MPLSINUDP (0x5ULL << 45)
217 #define PKT_TX_TUNNEL_VXLAN_GPE (0x6ULL << 45)
218 /**
219  * Generic IP encapsulated tunnel type, used for TSO and checksum offload.
220  * It can be used for tunnels which are not standards or listed above.
221  * It is preferred to use specific tunnel flags like PKT_TX_TUNNEL_GRE
222  * or PKT_TX_TUNNEL_IPIP if possible.
223  * The ethdev must be configured with DEV_TX_OFFLOAD_IP_TNL_TSO.
224  * Outer and inner checksums are done according to the existing flags like
225  * PKT_TX_xxx_CKSUM.
226  * Specific tunnel headers that contain payload length, sequence id
227  * or checksum are not expected to be updated.
228  */
229 #define PKT_TX_TUNNEL_IP (0xDULL << 45)
230 /**
231  * Generic UDP encapsulated tunnel type, used for TSO and checksum offload.
232  * UDP tunnel type implies outer IP layer.
233  * It can be used for tunnels which are not standards or listed above.
234  * It is preferred to use specific tunnel flags like PKT_TX_TUNNEL_VXLAN
235  * if possible.
236  * The ethdev must be configured with DEV_TX_OFFLOAD_UDP_TNL_TSO.
237  * Outer and inner checksums are done according to the existing flags like
238  * PKT_TX_xxx_CKSUM.
239  * Specific tunnel headers that contain payload length, sequence id
240  * or checksum are not expected to be updated.
241  */
242 #define PKT_TX_TUNNEL_UDP (0xEULL << 45)
243 /* add new TX TUNNEL type here */
244 #define PKT_TX_TUNNEL_MASK    (0xFULL << 45)
245
246 /**
247  * Second VLAN insertion (QinQ) flag.
248  */
249 #define PKT_TX_QINQ        (1ULL << 49)   /**< TX packet with double VLAN inserted. */
250 /* this old name is deprecated */
251 #define PKT_TX_QINQ_PKT    PKT_TX_QINQ
252
253 /**
254  * TCP segmentation offload. To enable this offload feature for a
255  * packet to be transmitted on hardware supporting TSO:
256  *  - set the PKT_TX_TCP_SEG flag in mbuf->ol_flags (this flag implies
257  *    PKT_TX_TCP_CKSUM)
258  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
259  *  - if it's IPv4, set the PKT_TX_IP_CKSUM flag
260  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz
261  */
262 #define PKT_TX_TCP_SEG       (1ULL << 50)
263
264 #define PKT_TX_IEEE1588_TMST (1ULL << 51) /**< TX IEEE1588 packet to timestamp. */
265
266 /**
267  * Bits 52+53 used for L4 packet type with checksum enabled: 00: Reserved,
268  * 01: TCP checksum, 10: SCTP checksum, 11: UDP checksum. To use hardware
269  * L4 checksum offload, the user needs to:
270  *  - fill l2_len and l3_len in mbuf
271  *  - set the flags PKT_TX_TCP_CKSUM, PKT_TX_SCTP_CKSUM or PKT_TX_UDP_CKSUM
272  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
273  */
274 #define PKT_TX_L4_NO_CKSUM   (0ULL << 52) /**< Disable L4 cksum of TX pkt. */
275 #define PKT_TX_TCP_CKSUM     (1ULL << 52) /**< TCP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
276 #define PKT_TX_SCTP_CKSUM    (2ULL << 52) /**< SCTP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
277 #define PKT_TX_UDP_CKSUM     (3ULL << 52) /**< UDP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
278 #define PKT_TX_L4_MASK       (3ULL << 52) /**< Mask for L4 cksum offload request. */
279
280 /**
281  * Offload the IP checksum in the hardware. The flag PKT_TX_IPV4 should
282  * also be set by the application, although a PMD will only check
283  * PKT_TX_IP_CKSUM.
284  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len
285  */
286 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54)
287
288 /**
289  * Packet is IPv4. This flag must be set when using any offload feature
290  * (TSO, L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv4
291  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
292  * the inner headers.
293  */
294 #define PKT_TX_IPV4          (1ULL << 55)
295
296 /**
297  * Packet is IPv6. This flag must be set when using an offload feature
298  * (TSO or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv6
299  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
300  * the inner headers.
301  */
302 #define PKT_TX_IPV6          (1ULL << 56)
303
304 /**
305  * TX packet is a 802.1q VLAN packet.
306  */
307 #define PKT_TX_VLAN          (1ULL << 57)
308 /* this old name is deprecated */
309 #define PKT_TX_VLAN_PKT      PKT_TX_VLAN
310
311 /**
312  * Offload the IP checksum of an external header in the hardware. The
313  * flag PKT_TX_OUTER_IPV4 should also be set by the application, although
314  * a PMD will only check PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM.
315  *  - fill the mbuf offload information: outer_l2_len, outer_l3_len
316  */
317 #define PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM   (1ULL << 58)
318
319 /**
320  * Packet outer header is IPv4. This flag must be set when using any
321  * outer offload feature (L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the
322  * outer header of the tunneled packet is an IPv4 packet.
323  */
324 #define PKT_TX_OUTER_IPV4   (1ULL << 59)
325
326 /**
327  * Packet outer header is IPv6. This flag must be set when using any
328  * outer offload feature (L4 checksum) to tell the NIC that the outer
329  * header of the tunneled packet is an IPv6 packet.
330  */
331 #define PKT_TX_OUTER_IPV6    (1ULL << 60)
332
333 /**
334  * Bitmask of all supported packet Tx offload features flags,
335  * which can be set for packet.
336  */
337 #define PKT_TX_OFFLOAD_MASK (    \
338                 PKT_TX_OUTER_IPV6 |      \
339                 PKT_TX_OUTER_IPV4 |      \
340                 PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM |  \
341                 PKT_TX_VLAN_PKT |        \
342                 PKT_TX_IPV6 |            \
343                 PKT_TX_IPV4 |            \
344                 PKT_TX_IP_CKSUM |        \
345                 PKT_TX_L4_MASK |         \
346                 PKT_TX_IEEE1588_TMST |   \
347                 PKT_TX_TCP_SEG |         \
348                 PKT_TX_QINQ_PKT |        \
349                 PKT_TX_TUNNEL_MASK |     \
350                 PKT_TX_MACSEC |          \
351                 PKT_TX_SEC_OFFLOAD |    \
352                 PKT_TX_UDP_SEG)
353
354 /**
355  * Mbuf having an external buffer attached. shinfo in mbuf must be filled.
356  */
357 #define EXT_ATTACHED_MBUF    (1ULL << 61)
358
359 #define IND_ATTACHED_MBUF    (1ULL << 62) /**< Indirect attached mbuf */
360
361 /** Alignment constraint of mbuf private area. */
362 #define RTE_MBUF_PRIV_ALIGN 8
363
364 /**
365  * Get the name of a RX offload flag
366  *
367  * @param mask
368  *   The mask describing the flag.
369  * @return
370  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
371  */
372 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
373
374 /**
375  * Dump the list of RX offload flags in a buffer
376  *
377  * @param mask
378  *   The mask describing the RX flags.
379  * @param buf
380  *   The output buffer.
381  * @param buflen
382  *   The length of the buffer.
383  * @return
384  *   0 on success, (-1) on error.
385  */
386 int rte_get_rx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
387
388 /**
389  * Get the name of a TX offload flag
390  *
391  * @param mask
392  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
393  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
394  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
395  * @return
396  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
397  */
398 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
399
400 /**
401  * Dump the list of TX offload flags in a buffer
402  *
403  * @param mask
404  *   The mask describing the TX flags.
405  * @param buf
406  *   The output buffer.
407  * @param buflen
408  *   The length of the buffer.
409  * @return
410  *   0 on success, (-1) on error.
411  */
412 int rte_get_tx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
413
414 /**
415  * Some NICs need at least 2KB buffer to RX standard Ethernet frame without
416  * splitting it into multiple segments.
417  * So, for mbufs that planned to be involved into RX/TX, the recommended
418  * minimal buffer length is 2KB + RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
419  */
420 #define RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM       2048
421 #define RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE       \
422         (RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM + RTE_PKTMBUF_HEADROOM)
423
424 /* define a set of marker types that can be used to refer to set points in the
425  * mbuf */
426 __extension__
427 typedef void    *MARKER[0];   /**< generic marker for a point in a structure */
428 __extension__
429 typedef uint8_t  MARKER8[0];  /**< generic marker with 1B alignment */
430 __extension__
431 typedef uint64_t MARKER64[0]; /**< marker that allows us to overwrite 8 bytes
432                                * with a single assignment */
433
434 /**
435  * The generic rte_mbuf, containing a packet mbuf.
436  */
437 struct rte_mbuf {
438         MARKER cacheline0;
439
440         void *buf_addr;           /**< Virtual address of segment buffer. */
441         /**
442          * Physical address of segment buffer.
443          * Force alignment to 8-bytes, so as to ensure we have the exact
444          * same mbuf cacheline0 layout for 32-bit and 64-bit. This makes
445          * working on vector drivers easier.
446          */
447         RTE_STD_C11
448         union {
449                 rte_iova_t buf_iova;
450                 rte_iova_t buf_physaddr; /**< deprecated */
451         } __rte_aligned(sizeof(rte_iova_t));
452
453         /* next 8 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
454         MARKER64 rearm_data;
455         uint16_t data_off;
456
457         /**
458          * Reference counter. Its size should at least equal to the size
459          * of port field (16 bits), to support zero-copy broadcast.
460          * It should only be accessed using the following functions:
461          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
462          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
463          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
464          * config option.
465          */
466         RTE_STD_C11
467         union {
468                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
469                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
470         };
471         uint16_t nb_segs;         /**< Number of segments. */
472
473         /** Input port (16 bits to support more than 256 virtual ports).
474          * The event eth Tx adapter uses this field to specify the output port.
475          */
476         uint16_t port;
477
478         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
479
480         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
481         MARKER rx_descriptor_fields1;
482
483         /*
484          * The packet type, which is the combination of outer/inner L2, L3, L4
485          * and tunnel types. The packet_type is about data really present in the
486          * mbuf. Example: if vlan stripping is enabled, a received vlan packet
487          * would have RTE_PTYPE_L2_ETHER and not RTE_PTYPE_L2_VLAN because the
488          * vlan is stripped from the data.
489          */
490         RTE_STD_C11
491         union {
492                 uint32_t packet_type; /**< L2/L3/L4 and tunnel information. */
493                 struct {
494                         uint32_t l2_type:4; /**< (Outer) L2 type. */
495                         uint32_t l3_type:4; /**< (Outer) L3 type. */
496                         uint32_t l4_type:4; /**< (Outer) L4 type. */
497                         uint32_t tun_type:4; /**< Tunnel type. */
498                         RTE_STD_C11
499                         union {
500                                 uint8_t inner_esp_next_proto;
501                                 /**< ESP next protocol type, valid if
502                                  * RTE_PTYPE_TUNNEL_ESP tunnel type is set
503                                  * on both Tx and Rx.
504                                  */
505                                 __extension__
506                                 struct {
507                                         uint8_t inner_l2_type:4;
508                                         /**< Inner L2 type. */
509                                         uint8_t inner_l3_type:4;
510                                         /**< Inner L3 type. */
511                                 };
512                         };
513                         uint32_t inner_l4_type:4; /**< Inner L4 type. */
514                 };
515         };
516
517         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
518         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
519         /** VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_VLAN is set. */
520         uint16_t vlan_tci;
521
522         union {
523                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
524                 struct {
525                         RTE_STD_C11
526                         union {
527                                 struct {
528                                         uint16_t hash;
529                                         uint16_t id;
530                                 };
531                                 uint32_t lo;
532                                 /**< Second 4 flexible bytes */
533                         };
534                         uint32_t hi;
535                         /**< First 4 flexible bytes or FD ID, dependent on
536                              PKT_RX_FDIR_* flag in ol_flags. */
537                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
538                 struct {
539                         uint32_t lo;
540                         uint32_t hi;
541                         /**< The event eth Tx adapter uses this field to store
542                          * Tx queue id. @see rte_event_eth_tx_adapter_txq_set()
543                          */
544                 } sched;          /**< Hierarchical scheduler */
545                 uint32_t usr;     /**< User defined tags. See rte_distributor_process() */
546         } hash;                   /**< hash information */
547
548         /** Outer VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_QINQ is set. */
549         uint16_t vlan_tci_outer;
550
551         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
552
553         /** Valid if PKT_RX_TIMESTAMP is set. The unit and time reference
554          * are not normalized but are always the same for a given port.
555          */
556         uint64_t timestamp;
557
558         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
559         MARKER cacheline1 __rte_cache_min_aligned;
560
561         RTE_STD_C11
562         union {
563                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
564                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
565         };
566
567         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
568         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
569
570         /* fields to support TX offloads */
571         RTE_STD_C11
572         union {
573                 uint64_t tx_offload;       /**< combined for easy fetch */
574                 __extension__
575                 struct {
576                         uint64_t l2_len:7;
577                         /**< L2 (MAC) Header Length for non-tunneling pkt.
578                          * Outer_L4_len + ... + Inner_L2_len for tunneling pkt.
579                          */
580                         uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
581                         uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
582                         uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
583
584                         /* fields for TX offloading of tunnels */
585                         uint64_t outer_l3_len:9; /**< Outer L3 (IP) Hdr Length. */
586                         uint64_t outer_l2_len:7; /**< Outer L2 (MAC) Hdr Length. */
587
588                         /* uint64_t unused:8; */
589                 };
590         };
591
592         /** Size of the application private data. In case of an indirect
593          * mbuf, it stores the direct mbuf private data size. */
594         uint16_t priv_size;
595
596         /** Timesync flags for use with IEEE1588. */
597         uint16_t timesync;
598
599         /** Sequence number. See also rte_reorder_insert(). */
600         uint32_t seqn;
601
602         /** Shared data for external buffer attached to mbuf. See
603          * rte_pktmbuf_attach_extbuf().
604          */
605         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo;
606
607 } __rte_cache_aligned;
608
609 /**
610  * Function typedef of callback to free externally attached buffer.
611  */
612 typedef void (*rte_mbuf_extbuf_free_callback_t)(void *addr, void *opaque);
613
614 /**
615  * Shared data at the end of an external buffer.
616  */
617 struct rte_mbuf_ext_shared_info {
618         rte_mbuf_extbuf_free_callback_t free_cb; /**< Free callback function */
619         void *fcb_opaque;                        /**< Free callback argument */
620         rte_atomic16_t refcnt_atomic;        /**< Atomically accessed refcnt */
621 };
622
623 /**< Maximum number of nb_segs allowed. */
624 #define RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS    UINT16_MAX
625
626 /**
627  * Prefetch the first part of the mbuf
628  *
629  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
630  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
631  * 64B, the second part will also be prefetched.
632  *
633  * @param m
634  *   The pointer to the mbuf.
635  */
636 static inline void
637 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
638 {
639         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
640 }
641
642 /**
643  * Prefetch the second part of the mbuf
644  *
645  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
646  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
647  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
648  * already in cache.
649  *
650  * @param m
651  *   The pointer to the mbuf.
652  */
653 static inline void
654 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
655 {
656 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
657         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
658 #else
659         RTE_SET_USED(m);
660 #endif
661 }
662
663
664 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
665
666 /**
667  * Return the IO address of the beginning of the mbuf data
668  *
669  * @param mb
670  *   The pointer to the mbuf.
671  * @return
672  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
673  */
674 static inline rte_iova_t
675 rte_mbuf_data_iova(const struct rte_mbuf *mb)
676 {
677         return mb->buf_iova + mb->data_off;
678 }
679
680 __rte_deprecated
681 static inline phys_addr_t
682 rte_mbuf_data_dma_addr(const struct rte_mbuf *mb)
683 {
684         return rte_mbuf_data_iova(mb);
685 }
686
687 /**
688  * Return the default IO address of the beginning of the mbuf data
689  *
690  * This function is used by drivers in their receive function, as it
691  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
692  * the default headroom in account.
693  *
694  * @param mb
695  *   The pointer to the mbuf.
696  * @return
697  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
698  */
699 static inline rte_iova_t
700 rte_mbuf_data_iova_default(const struct rte_mbuf *mb)
701 {
702         return mb->buf_iova + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
703 }
704
705 __rte_deprecated
706 static inline phys_addr_t
707 rte_mbuf_data_dma_addr_default(const struct rte_mbuf *mb)
708 {
709         return rte_mbuf_data_iova_default(mb);
710 }
711
712 /**
713  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
714  *
715  * @param mi
716  *   The pointer to the indirect mbuf.
717  * @return
718  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
719  */
720 static inline struct rte_mbuf *
721 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
722 {
723         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
724 }
725
726 /**
727  * Return the buffer address embedded in the given mbuf.
728  *
729  * @param md
730  *   The pointer to the mbuf.
731  * @return
732  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
733  */
734 static inline char *
735 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
736 {
737         char *buffer_addr;
738         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
739         return buffer_addr;
740 }
741
742 /**
743  * Return the starting address of the private data area embedded in
744  * the given mbuf.
745  *
746  * Note that no check is made to ensure that a private data area
747  * actually exists in the supplied mbuf.
748  *
749  * @param m
750  *   The pointer to the mbuf.
751  * @return
752  *   The starting address of the private data area of the given mbuf.
753  */
754 static inline void * __rte_experimental
755 rte_mbuf_to_priv(struct rte_mbuf *m)
756 {
757         return RTE_PTR_ADD(m, sizeof(struct rte_mbuf));
758 }
759
760 /**
761  * Returns TRUE if given mbuf is cloned by mbuf indirection, or FALSE
762  * otherwise.
763  *
764  * If a mbuf has its data in another mbuf and references it by mbuf
765  * indirection, this mbuf can be defined as a cloned mbuf.
766  */
767 #define RTE_MBUF_CLONED(mb)     ((mb)->ol_flags & IND_ATTACHED_MBUF)
768
769 /**
770  * Deprecated.
771  * Use RTE_MBUF_CLONED().
772  */
773 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   RTE_MBUF_CLONED(mb)
774
775 /**
776  * Returns TRUE if given mbuf has an external buffer, or FALSE otherwise.
777  *
778  * External buffer is a user-provided anonymous buffer.
779  */
780 #define RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(mb) ((mb)->ol_flags & EXT_ATTACHED_MBUF)
781
782 /**
783  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
784  *
785  * If a mbuf embeds its own data after the rte_mbuf structure, this mbuf
786  * can be defined as a direct mbuf.
787  */
788 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb) \
789         (!((mb)->ol_flags & (IND_ATTACHED_MBUF | EXT_ATTACHED_MBUF)))
790
791 /**
792  * Private data in case of pktmbuf pool.
793  *
794  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
795  * appended after the mempool structure (in private data).
796  */
797 struct rte_pktmbuf_pool_private {
798         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
799         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
800 };
801
802 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
803
804 /**  check mbuf type in debug mode */
805 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
806
807 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
808
809 /**  check mbuf type in debug mode */
810 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
811
812 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
813
814 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
815
816 /**
817  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
818  * @param m
819  *   Mbuf to read
820  * @return
821  *   Reference count number.
822  */
823 static inline uint16_t
824 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
825 {
826         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
827 }
828
829 /**
830  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
831  * @param m
832  *   Mbuf to update
833  * @param new_value
834  *   Value set
835  */
836 static inline void
837 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
838 {
839         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, (int16_t)new_value);
840 }
841
842 /* internal */
843 static inline uint16_t
844 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
845 {
846         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
847 }
848
849 /**
850  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
851  * @param m
852  *   Mbuf to update
853  * @param value
854  *   Value to add/subtract
855  * @return
856  *   Updated value
857  */
858 static inline uint16_t
859 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
860 {
861         /*
862          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
863          * call it in the case where we know we are the uniq holder of
864          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
865          * operation has to be used because concurrent accesses on the
866          * reference counter can occur.
867          */
868         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
869                 ++value;
870                 rte_mbuf_refcnt_set(m, (uint16_t)value);
871                 return (uint16_t)value;
872         }
873
874         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
875 }
876
877 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
878
879 /* internal */
880 static inline uint16_t
881 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
882 {
883         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
884         return m->refcnt;
885 }
886
887 /**
888  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
889  */
890 static inline uint16_t
891 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
892 {
893         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
894 }
895
896 /**
897  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
898  */
899 static inline uint16_t
900 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
901 {
902         return m->refcnt;
903 }
904
905 /**
906  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
907  */
908 static inline void
909 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
910 {
911         m->refcnt = new_value;
912 }
913
914 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
915
916 /**
917  * Reads the refcnt of an external buffer.
918  *
919  * @param shinfo
920  *   Shared data of the external buffer.
921  * @return
922  *   Reference count number.
923  */
924 static inline uint16_t
925 rte_mbuf_ext_refcnt_read(const struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo)
926 {
927         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&shinfo->refcnt_atomic));
928 }
929
930 /**
931  * Set refcnt of an external buffer.
932  *
933  * @param shinfo
934  *   Shared data of the external buffer.
935  * @param new_value
936  *   Value set
937  */
938 static inline void
939 rte_mbuf_ext_refcnt_set(struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo,
940         uint16_t new_value)
941 {
942         rte_atomic16_set(&shinfo->refcnt_atomic, (int16_t)new_value);
943 }
944
945 /**
946  * Add given value to refcnt of an external buffer and return its new
947  * value.
948  *
949  * @param shinfo
950  *   Shared data of the external buffer.
951  * @param value
952  *   Value to add/subtract
953  * @return
954  *   Updated value
955  */
956 static inline uint16_t
957 rte_mbuf_ext_refcnt_update(struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo,
958         int16_t value)
959 {
960         if (likely(rte_mbuf_ext_refcnt_read(shinfo) == 1)) {
961                 ++value;
962                 rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, (uint16_t)value);
963                 return (uint16_t)value;
964         }
965
966         return (uint16_t)rte_atomic16_add_return(&shinfo->refcnt_atomic, value);
967 }
968
969 /** Mbuf prefetch */
970 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
971         if ((m) != NULL)                        \
972                 rte_prefetch0(m);               \
973 } while (0)
974
975
976 /**
977  * Sanity checks on an mbuf.
978  *
979  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
980  * panic if corruption is detected.
981  *
982  * @param m
983  *   The mbuf to be checked.
984  * @param is_header
985  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
986  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
987  */
988 void
989 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
990
991 #define MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m) do {                            \
992         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);               \
993         RTE_ASSERT((m)->next == NULL);                          \
994         RTE_ASSERT((m)->nb_segs == 1);                          \
995         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);                          \
996 } while (0)
997
998 /**
999  * Allocate an uninitialized mbuf from mempool *mp*.
1000  *
1001  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
1002  * allocate an uninitialized mbuf. The driver is responsible of
1003  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
1004  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
1005  *
1006  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
1007  * are initialized: buf_addr, buf_iova, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
1008  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
1009  * by the caller.
1010  *
1011  * @param mp
1012  *   The mempool from which mbuf is allocated.
1013  * @return
1014  *   - The pointer to the new mbuf on success.
1015  *   - NULL if allocation failed.
1016  */
1017 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
1018 {
1019         struct rte_mbuf *m;
1020
1021         if (rte_mempool_get(mp, (void **)&m) < 0)
1022                 return NULL;
1023         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m);
1024         return m;
1025 }
1026
1027 /**
1028  * Put mbuf back into its original mempool.
1029  *
1030  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
1031  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
1032  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
1033  *
1034  * This function should be used with care, when optimization is
1035  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
1036  * rte_pktmbuf_free_seg().
1037  *
1038  * @param m
1039  *   The mbuf to be freed.
1040  */
1041 static __rte_always_inline void
1042 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
1043 {
1044         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m));
1045         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
1046         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
1047         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
1048         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1049         rte_mempool_put(m->pool, m);
1050 }
1051
1052 /**
1053  * The packet mbuf constructor.
1054  *
1055  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
1056  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
1057  * address, and so on). This function is given as a callback function to
1058  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
1059  *
1060  * @param mp
1061  *   The mempool from which mbufs originate.
1062  * @param opaque_arg
1063  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
1064  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
1065  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
1066  * @param m
1067  *   The mbuf to initialize.
1068  * @param i
1069  *   The index of the mbuf in the pool table.
1070  */
1071 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
1072                       void *m, unsigned i);
1073
1074
1075 /**
1076  * A  packet mbuf pool constructor.
1077  *
1078  * This function initializes the mempool private data in the case of a
1079  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
1080  * function must be called on the mempool before it is used, or it
1081  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
1082  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
1083  * provide another packet size.
1084  *
1085  * @param mp
1086  *   The mempool from which mbufs originate.
1087  * @param opaque_arg
1088  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
1089  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
1090  *   rte_mempool_create().
1091  */
1092 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
1093
1094 /**
1095  * Create a mbuf pool.
1096  *
1097  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
1098  * a wrapper to rte_mempool functions.
1099  *
1100  * @param name
1101  *   The name of the mbuf pool.
1102  * @param n
1103  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
1104  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
1105  *   n = (2^q - 1).
1106  * @param cache_size
1107  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
1108  *   details.
1109  * @param priv_size
1110  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
1111  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
1112  * @param data_room_size
1113  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
1114  * @param socket_id
1115  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
1116  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
1117  *   reserved zone.
1118  * @return
1119  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1120  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1121  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1122  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1123  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
1124  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1125  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1126  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1127  */
1128 struct rte_mempool *
1129 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
1130         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
1131         int socket_id);
1132
1133 /**
1134  * Create a mbuf pool with a given mempool ops name
1135  *
1136  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
1137  * a wrapper to rte_mempool functions.
1138  *
1139  * @param name
1140  *   The name of the mbuf pool.
1141  * @param n
1142  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
1143  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
1144  *   n = (2^q - 1).
1145  * @param cache_size
1146  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
1147  *   details.
1148  * @param priv_size
1149  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
1150  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
1151  * @param data_room_size
1152  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
1153  * @param socket_id
1154  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
1155  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
1156  *   reserved zone.
1157  * @param ops_name
1158  *   The mempool ops name to be used for this mempool instead of
1159  *   default mempool. The value can be *NULL* to use default mempool.
1160  * @return
1161  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1162  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1163  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1164  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1165  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
1166  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1167  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1168  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1169  */
1170 struct rte_mempool *
1171 rte_pktmbuf_pool_create_by_ops(const char *name, unsigned int n,
1172         unsigned int cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
1173         int socket_id, const char *ops_name);
1174
1175 /**
1176  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1177  *
1178  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
1179  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
1180  *
1181  * @param mp
1182  *   The packet mbuf pool.
1183  * @return
1184  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
1185  */
1186 static inline uint16_t
1187 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
1188 {
1189         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1190
1191         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1192         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
1193 }
1194
1195 /**
1196  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1197  *
1198  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
1199  * structure and the data buffer where an application can store data
1200  * associated to a packet.
1201  *
1202  * @param mp
1203  *   The packet mbuf pool.
1204  * @return
1205  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
1206  */
1207 static inline uint16_t
1208 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
1209 {
1210         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1211
1212         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1213         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
1214 }
1215
1216 /**
1217  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
1218  *
1219  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
1220  *
1221  * @param m
1222  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
1223  */
1224 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
1225 {
1226         m->data_off = (uint16_t)RTE_MIN((uint16_t)RTE_PKTMBUF_HEADROOM,
1227                                         (uint16_t)m->buf_len);
1228 }
1229
1230 /**
1231  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
1232  *
1233  * The given mbuf must have only one segment.
1234  *
1235  * @param m
1236  *   The packet mbuf to be resetted.
1237  */
1238 #define MBUF_INVALID_PORT UINT16_MAX
1239
1240 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
1241 {
1242         m->next = NULL;
1243         m->pkt_len = 0;
1244         m->tx_offload = 0;
1245         m->vlan_tci = 0;
1246         m->vlan_tci_outer = 0;
1247         m->nb_segs = 1;
1248         m->port = MBUF_INVALID_PORT;
1249
1250         m->ol_flags = 0;
1251         m->packet_type = 0;
1252         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1253
1254         m->data_len = 0;
1255         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1256 }
1257
1258 /**
1259  * Allocate a new mbuf from a mempool.
1260  *
1261  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
1262  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
1263  * (if buffer size allows).
1264  *
1265  * @param mp
1266  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
1267  * @return
1268  *   - The pointer to the new mbuf on success.
1269  *   - NULL if allocation failed.
1270  */
1271 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
1272 {
1273         struct rte_mbuf *m;
1274         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
1275                 rte_pktmbuf_reset(m);
1276         return m;
1277 }
1278
1279 /**
1280  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
1281  * values.
1282  *
1283  *  @param pool
1284  *    The mempool from which mbufs are allocated.
1285  *  @param mbufs
1286  *    Array of pointers to mbufs
1287  *  @param count
1288  *    Array size
1289  *  @return
1290  *   - 0: Success
1291  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no mbufs are retrieved.
1292  */
1293 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
1294          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
1295 {
1296         unsigned idx = 0;
1297         int rc;
1298
1299         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
1300         if (unlikely(rc))
1301                 return rc;
1302
1303         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
1304          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
1305          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
1306          * check if count is zero.
1307          */
1308         switch (count % 4) {
1309         case 0:
1310                 while (idx != count) {
1311                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1312                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1313                         idx++;
1314                         /* fall-through */
1315         case 3:
1316                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1317                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1318                         idx++;
1319                         /* fall-through */
1320         case 2:
1321                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1322                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1323                         idx++;
1324                         /* fall-through */
1325         case 1:
1326                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1327                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1328                         idx++;
1329                         /* fall-through */
1330                 }
1331         }
1332         return 0;
1333 }
1334
1335 /**
1336  * Initialize shared data at the end of an external buffer before attaching
1337  * to a mbuf by ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``. This is not a mandatory
1338  * initialization but a helper function to simply spare a few bytes at the
1339  * end of the buffer for shared data. If shared data is allocated
1340  * separately, this should not be called but application has to properly
1341  * initialize the shared data according to its need.
1342  *
1343  * Free callback and its argument is saved and the refcnt is set to 1.
1344  *
1345  * @warning
1346  * The value of buf_len will be reduced to RTE_PTR_DIFF(shinfo, buf_addr)
1347  * after this initialization. This shall be used for
1348  * ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``
1349  *
1350  * @param buf_addr
1351  *   The pointer to the external buffer.
1352  * @param [in,out] buf_len
1353  *   The pointer to length of the external buffer. Input value must be
1354  *   larger than the size of ``struct rte_mbuf_ext_shared_info`` and
1355  *   padding for alignment. If not enough, this function will return NULL.
1356  *   Adjusted buffer length will be returned through this pointer.
1357  * @param free_cb
1358  *   Free callback function to call when the external buffer needs to be
1359  *   freed.
1360  * @param fcb_opaque
1361  *   Argument for the free callback function.
1362  *
1363  * @return
1364  *   A pointer to the initialized shared data on success, return NULL
1365  *   otherwise.
1366  */
1367 static inline struct rte_mbuf_ext_shared_info *
1368 rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper(void *buf_addr, uint16_t *buf_len,
1369         rte_mbuf_extbuf_free_callback_t free_cb, void *fcb_opaque)
1370 {
1371         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo;
1372         void *buf_end = RTE_PTR_ADD(buf_addr, *buf_len);
1373         void *addr;
1374
1375         addr = RTE_PTR_ALIGN_FLOOR(RTE_PTR_SUB(buf_end, sizeof(*shinfo)),
1376                                    sizeof(uintptr_t));
1377         if (addr <= buf_addr)
1378                 return NULL;
1379
1380         shinfo = (struct rte_mbuf_ext_shared_info *)addr;
1381         shinfo->free_cb = free_cb;
1382         shinfo->fcb_opaque = fcb_opaque;
1383         rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, 1);
1384
1385         *buf_len = (uint16_t)RTE_PTR_DIFF(shinfo, buf_addr);
1386         return shinfo;
1387 }
1388
1389 /**
1390  * Attach an external buffer to a mbuf.
1391  *
1392  * User-managed anonymous buffer can be attached to an mbuf. When attaching
1393  * it, corresponding free callback function and its argument should be
1394  * provided via shinfo. This callback function will be called once all the
1395  * mbufs are detached from the buffer (refcnt becomes zero).
1396  *
1397  * The headroom for the attaching mbuf will be set to zero and this can be
1398  * properly adjusted after attachment. For example, ``rte_pktmbuf_adj()``
1399  * or ``rte_pktmbuf_reset_headroom()`` might be used.
1400  *
1401  * More mbufs can be attached to the same external buffer by
1402  * ``rte_pktmbuf_attach()`` once the external buffer has been attached by
1403  * this API.
1404  *
1405  * Detachment can be done by either ``rte_pktmbuf_detach_extbuf()`` or
1406  * ``rte_pktmbuf_detach()``.
1407  *
1408  * Memory for shared data must be provided and user must initialize all of
1409  * the content properly, escpecially free callback and refcnt. The pointer
1410  * of shared data will be stored in m->shinfo.
1411  * ``rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper`` can help to simply spare a few
1412  * bytes at the end of buffer for the shared data, store free callback and
1413  * its argument and set the refcnt to 1. The following is an example:
1414  *
1415  *   struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo =
1416  *          rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper(buf_addr, &buf_len,
1417  *                                             free_cb, fcb_arg);
1418  *   rte_pktmbuf_attach_extbuf(m, buf_addr, buf_iova, buf_len, shinfo);
1419  *   rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1420  *   rte_pktmbuf_adj(m, data_len);
1421  *
1422  * Attaching an external buffer is quite similar to mbuf indirection in
1423  * replacing buffer addresses and length of a mbuf, but a few differences:
1424  * - When an indirect mbuf is attached, refcnt of the direct mbuf would be
1425  *   2 as long as the direct mbuf itself isn't freed after the attachment.
1426  *   In such cases, the buffer area of a direct mbuf must be read-only. But
1427  *   external buffer has its own refcnt and it starts from 1. Unless
1428  *   multiple mbufs are attached to a mbuf having an external buffer, the
1429  *   external buffer is writable.
1430  * - There's no need to allocate buffer from a mempool. Any buffer can be
1431  *   attached with appropriate free callback and its IO address.
1432  * - Smaller metadata is required to maintain shared data such as refcnt.
1433  *
1434  * @warning
1435  * @b EXPERIMENTAL: This API may change without prior notice.
1436  * Once external buffer is enabled by allowing experimental API,
1437  * ``RTE_MBUF_DIRECT()`` and ``RTE_MBUF_INDIRECT()`` are no longer
1438  * exclusive. A mbuf can be considered direct if it is neither indirect nor
1439  * having external buffer.
1440  *
1441  * @param m
1442  *   The pointer to the mbuf.
1443  * @param buf_addr
1444  *   The pointer to the external buffer.
1445  * @param buf_iova
1446  *   IO address of the external buffer.
1447  * @param buf_len
1448  *   The size of the external buffer.
1449  * @param shinfo
1450  *   User-provided memory for shared data of the external buffer.
1451  */
1452 static inline void __rte_experimental
1453 rte_pktmbuf_attach_extbuf(struct rte_mbuf *m, void *buf_addr,
1454         rte_iova_t buf_iova, uint16_t buf_len,
1455         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo)
1456 {
1457         /* mbuf should not be read-only */
1458         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m) && rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
1459         RTE_ASSERT(shinfo->free_cb != NULL);
1460
1461         m->buf_addr = buf_addr;
1462         m->buf_iova = buf_iova;
1463         m->buf_len = buf_len;
1464
1465         m->data_len = 0;
1466         m->data_off = 0;
1467
1468         m->ol_flags |= EXT_ATTACHED_MBUF;
1469         m->shinfo = shinfo;
1470 }
1471
1472 /**
1473  * Detach the external buffer attached to a mbuf, same as
1474  * ``rte_pktmbuf_detach()``
1475  *
1476  * @param m
1477  *   The mbuf having external buffer.
1478  */
1479 #define rte_pktmbuf_detach_extbuf(m) rte_pktmbuf_detach(m)
1480
1481 /**
1482  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1483  *
1484  * If the mbuf we are attaching to isn't a direct buffer and is attached to
1485  * an external buffer, the mbuf being attached will be attached to the
1486  * external buffer instead of mbuf indirection.
1487  *
1488  * Otherwise, the mbuf will be indirectly attached. After attachment we
1489  * refer the mbuf we attached as 'indirect', while mbuf we attached to as
1490  * 'direct'.  The direct mbuf's reference counter is incremented.
1491  *
1492  * Right now, not supported:
1493  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1494  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1495  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1496  *
1497  * @param mi
1498  *   The indirect packet mbuf.
1499  * @param m
1500  *   The packet mbuf we're attaching to.
1501  */
1502 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1503 {
1504         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1505             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1506
1507         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m)) {
1508                 rte_mbuf_ext_refcnt_update(m->shinfo, 1);
1509                 mi->ol_flags = m->ol_flags;
1510                 mi->shinfo = m->shinfo;
1511         } else {
1512                 /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1513                 rte_mbuf_refcnt_update(rte_mbuf_from_indirect(m), 1);
1514                 mi->priv_size = m->priv_size;
1515                 mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1516         }
1517
1518         mi->buf_iova = m->buf_iova;
1519         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1520         mi->buf_len = m->buf_len;
1521
1522         mi->data_off = m->data_off;
1523         mi->data_len = m->data_len;
1524         mi->port = m->port;
1525         mi->vlan_tci = m->vlan_tci;
1526         mi->vlan_tci_outer = m->vlan_tci_outer;
1527         mi->tx_offload = m->tx_offload;
1528         mi->hash = m->hash;
1529
1530         mi->next = NULL;
1531         mi->pkt_len = mi->data_len;
1532         mi->nb_segs = 1;
1533         mi->packet_type = m->packet_type;
1534         mi->timestamp = m->timestamp;
1535
1536         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1537         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1538 }
1539
1540 /**
1541  * @internal used by rte_pktmbuf_detach().
1542  *
1543  * Decrement the reference counter of the external buffer. When the
1544  * reference counter becomes 0, the buffer is freed by pre-registered
1545  * callback.
1546  */
1547 static inline void
1548 __rte_pktmbuf_free_extbuf(struct rte_mbuf *m)
1549 {
1550         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m));
1551         RTE_ASSERT(m->shinfo != NULL);
1552
1553         if (rte_mbuf_ext_refcnt_update(m->shinfo, -1) == 0)
1554                 m->shinfo->free_cb(m->buf_addr, m->shinfo->fcb_opaque);
1555 }
1556
1557 /**
1558  * @internal used by rte_pktmbuf_detach().
1559  *
1560  * Decrement the direct mbuf's reference counter. When the reference
1561  * counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1562  */
1563 static inline void
1564 __rte_pktmbuf_free_direct(struct rte_mbuf *m)
1565 {
1566         struct rte_mbuf *md;
1567
1568         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_INDIRECT(m));
1569
1570         md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1571
1572         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1573                 md->next = NULL;
1574                 md->nb_segs = 1;
1575                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1576                 rte_mbuf_raw_free(md);
1577         }
1578 }
1579
1580 /**
1581  * Detach a packet mbuf from external buffer or direct buffer.
1582  *
1583  *  - decrement refcnt and free the external/direct buffer if refcnt
1584  *    becomes zero.
1585  *  - restore original mbuf address and length values.
1586  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1587  *
1588  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1589  *
1590  * @param m
1591  *   The indirect attached packet mbuf.
1592  */
1593 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1594 {
1595         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1596         uint32_t mbuf_size, buf_len;
1597         uint16_t priv_size;
1598
1599         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m))
1600                 __rte_pktmbuf_free_extbuf(m);
1601         else
1602                 __rte_pktmbuf_free_direct(m);
1603
1604         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1605         mbuf_size = (uint32_t)(sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size);
1606         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1607
1608         m->priv_size = priv_size;
1609         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1610         m->buf_iova = rte_mempool_virt2iova(m) + mbuf_size;
1611         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1612         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1613         m->data_len = 0;
1614         m->ol_flags = 0;
1615 }
1616
1617 /**
1618  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1619  *
1620  * This function does the same than a free, except that it does not
1621  * return the segment to its pool.
1622  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1623  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1624  *
1625  * @param m
1626  *   The mbuf to be unlinked
1627  * @return
1628  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1629  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1630  */
1631 static __rte_always_inline struct rte_mbuf *
1632 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1633 {
1634         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1635
1636         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1637
1638                 if (!RTE_MBUF_DIRECT(m))
1639                         rte_pktmbuf_detach(m);
1640
1641                 if (m->next != NULL) {
1642                         m->next = NULL;
1643                         m->nb_segs = 1;
1644                 }
1645
1646                 return m;
1647
1648         } else if (__rte_mbuf_refcnt_update(m, -1) == 0) {
1649
1650                 if (!RTE_MBUF_DIRECT(m))
1651                         rte_pktmbuf_detach(m);
1652
1653                 if (m->next != NULL) {
1654                         m->next = NULL;
1655                         m->nb_segs = 1;
1656                 }
1657                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1658
1659                 return m;
1660         }
1661         return NULL;
1662 }
1663
1664 /**
1665  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1666  *
1667  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1668  * buffers.
1669  *
1670  * @param m
1671  *   The packet mbuf segment to be freed.
1672  */
1673 static __rte_always_inline void
1674 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1675 {
1676         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1677         if (likely(m != NULL))
1678                 rte_mbuf_raw_free(m);
1679 }
1680
1681 /**
1682  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1683  *
1684  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1685  * segment is added back into its original mempool.
1686  *
1687  * @param m
1688  *   The packet mbuf to be freed. If NULL, the function does nothing.
1689  */
1690 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1691 {
1692         struct rte_mbuf *m_next;
1693
1694         if (m != NULL)
1695                 __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1696
1697         while (m != NULL) {
1698                 m_next = m->next;
1699                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1700                 m = m_next;
1701         }
1702 }
1703
1704 /**
1705  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
1706  *
1707  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1708  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1709  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1710  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1711  * from the original packet mbuf.
1712  *
1713  * @param md
1714  *   The packet mbuf to be cloned.
1715  * @param mp
1716  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1717  * @return
1718  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1719  *   - NULL if allocation fails.
1720  */
1721 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
1722                 struct rte_mempool *mp)
1723 {
1724         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
1725         uint32_t pktlen;
1726         uint16_t nseg;
1727
1728         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
1729                 return NULL;
1730
1731         mi = mc;
1732         prev = &mi->next;
1733         pktlen = md->pkt_len;
1734         nseg = 0;
1735
1736         do {
1737                 nseg++;
1738                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
1739                 *prev = mi;
1740                 prev = &mi->next;
1741         } while ((md = md->next) != NULL &&
1742             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
1743
1744         *prev = NULL;
1745         mc->nb_segs = nseg;
1746         mc->pkt_len = pktlen;
1747
1748         /* Allocation of new indirect segment failed */
1749         if (unlikely (mi == NULL)) {
1750                 rte_pktmbuf_free(mc);
1751                 return NULL;
1752         }
1753
1754         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
1755         return mc;
1756 }
1757
1758 /**
1759  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1760  *
1761  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1762  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1763  *
1764  * @param m
1765  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1766  * @param v
1767  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1768  */
1769 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1770 {
1771         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1772
1773         do {
1774                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1775         } while ((m = m->next) != NULL);
1776 }
1777
1778 /**
1779  * Get the headroom in a packet mbuf.
1780  *
1781  * @param m
1782  *   The packet mbuf.
1783  * @return
1784  *   The length of the headroom.
1785  */
1786 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1787 {
1788         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1789         return m->data_off;
1790 }
1791
1792 /**
1793  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1794  *
1795  * @param m
1796  *   The packet mbuf.
1797  * @return
1798  *   The length of the tailroom.
1799  */
1800 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1801 {
1802         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1803         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1804                           m->data_len);
1805 }
1806
1807 /**
1808  * Get the last segment of the packet.
1809  *
1810  * @param m
1811  *   The packet mbuf.
1812  * @return
1813  *   The last segment of the given mbuf.
1814  */
1815 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1816 {
1817         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1818         while (m->next != NULL)
1819                 m = m->next;
1820         return m;
1821 }
1822
1823 /**
1824  * A macro that points to an offset into the data in the mbuf.
1825  *
1826  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1827  * function, the user must ensure that the first segment is large
1828  * enough to accommodate its data.
1829  *
1830  * @param m
1831  *   The packet mbuf.
1832  * @param o
1833  *   The offset into the mbuf data.
1834  * @param t
1835  *   The type to cast the result into.
1836  */
1837 #define rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, o)        \
1838         ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off + (o)))
1839
1840 /**
1841  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
1842  *
1843  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1844  * function, the user must ensure that the first segment is large
1845  * enough to accommodate its data.
1846  *
1847  * @param m
1848  *   The packet mbuf.
1849  * @param t
1850  *   The type to cast the result into.
1851  */
1852 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, 0)
1853
1854 /**
1855  * A macro that returns the IO address that points to an offset of the
1856  * start of the data in the mbuf
1857  *
1858  * @param m
1859  *   The packet mbuf.
1860  * @param o
1861  *   The offset into the data to calculate address from.
1862  */
1863 #define rte_pktmbuf_iova_offset(m, o) \
1864         (rte_iova_t)((m)->buf_iova + (m)->data_off + (o))
1865
1866 /* deprecated */
1867 #define rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, o) \
1868         rte_pktmbuf_iova_offset(m, o)
1869
1870 /**
1871  * A macro that returns the IO address that points to the start of the
1872  * data in the mbuf
1873  *
1874  * @param m
1875  *   The packet mbuf.
1876  */
1877 #define rte_pktmbuf_iova(m) rte_pktmbuf_iova_offset(m, 0)
1878
1879 /* deprecated */
1880 #define rte_pktmbuf_mtophys(m) rte_pktmbuf_iova(m)
1881
1882 /**
1883  * A macro that returns the length of the packet.
1884  *
1885  * The value can be read or assigned.
1886  *
1887  * @param m
1888  *   The packet mbuf.
1889  */
1890 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1891
1892 /**
1893  * A macro that returns the length of the segment.
1894  *
1895  * The value can be read or assigned.
1896  *
1897  * @param m
1898  *   The packet mbuf.
1899  */
1900 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1901
1902 /**
1903  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1904  *
1905  * Returns a pointer to the new
1906  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1907  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1908  *
1909  * @param m
1910  *   The pkt mbuf.
1911  * @param len
1912  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1913  * @return
1914  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1915  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1916  */
1917 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1918                                         uint16_t len)
1919 {
1920         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1921
1922         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1923                 return NULL;
1924
1925         /* NB: elaborating the subtraction like this instead of using
1926          *     -= allows us to ensure the result type is uint16_t
1927          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1928         m->data_off = (uint16_t)(m->data_off - len);
1929         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1930         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1931
1932         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1933 }
1934
1935 /**
1936  * Append len bytes to an mbuf.
1937  *
1938  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1939  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1940  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1941  *
1942  * @param m
1943  *   The packet mbuf.
1944  * @param len
1945  *   The amount of data to append (in bytes).
1946  * @return
1947  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1948  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1949  */
1950 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1951 {
1952         void *tail;
1953         struct rte_mbuf *m_last;
1954
1955         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1956
1957         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1958         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1959                 return NULL;
1960
1961         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1962         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1963         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1964         return (char*) tail;
1965 }
1966
1967 /**
1968  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1969  *
1970  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1971  * length is greater than the length of the first segment, then the
1972  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1973  *
1974  * @param m
1975  *   The packet mbuf.
1976  * @param len
1977  *   The amount of data to remove (in bytes).
1978  * @return
1979  *   A pointer to the new start of the data.
1980  */
1981 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1982 {
1983         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1984
1985         if (unlikely(len > m->data_len))
1986                 return NULL;
1987
1988         /* NB: elaborating the addition like this instead of using
1989          *     += allows us to ensure the result type is uint16_t
1990          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1991         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1992         m->data_off = (uint16_t)(m->data_off + len);
1993         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1994         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1995 }
1996
1997 /**
1998  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1999  *
2000  * If the length is greater than the length of the last segment, the
2001  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
2002  *
2003  * @param m
2004  *   The packet mbuf.
2005  * @param len
2006  *   The amount of data to remove (in bytes).
2007  * @return
2008  *   - 0: On success.
2009  *   - -1: On error.
2010  */
2011 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
2012 {
2013         struct rte_mbuf *m_last;
2014
2015         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
2016
2017         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
2018         if (unlikely(len > m_last->data_len))
2019                 return -1;
2020
2021         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
2022         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
2023         return 0;
2024 }
2025
2026 /**
2027  * Test if mbuf data is contiguous.
2028  *
2029  * @param m
2030  *   The packet mbuf.
2031  * @return
2032  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
2033  *   - 0, if there is several segments.
2034  */
2035 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
2036 {
2037         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
2038         return !!(m->nb_segs == 1);
2039 }
2040
2041 /**
2042  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
2043  */
2044 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
2045         uint32_t len, void *buf);
2046
2047 /**
2048  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
2049  *
2050  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
2051  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
2052  * pointer.
2053  *
2054  * @param m
2055  *   The pointer to the mbuf.
2056  * @param off
2057  *   The offset of the data in the mbuf.
2058  * @param len
2059  *   The amount of bytes to read.
2060  * @param buf
2061  *   The buffer where data is copied if it is not contiguous in mbuf
2062  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
2063  * @return
2064  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
2065  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
2066  */
2067 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
2068         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
2069 {
2070         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
2071                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
2072         else
2073                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
2074 }
2075
2076 /**
2077  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
2078  *
2079  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
2080  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
2081  * chain the entries manually.
2082  *
2083  * @param head
2084  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
2085  * @param tail
2086  *   The mbuf to put last in the chain
2087  *
2088  * @return
2089  *   - 0, on success.
2090  *   - -EOVERFLOW, if the chain segment limit exceeded
2091  */
2092 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
2093 {
2094         struct rte_mbuf *cur_tail;
2095
2096         /* Check for number-of-segments-overflow */
2097         if (head->nb_segs + tail->nb_segs > RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS)
2098                 return -EOVERFLOW;
2099
2100         /* Chain 'tail' onto the old tail */
2101         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
2102         cur_tail->next = tail;
2103
2104         /* accumulate number of segments and total length.
2105          * NB: elaborating the addition like this instead of using
2106          *     -= allows us to ensure the result type is uint16_t
2107          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
2108         head->nb_segs = (uint16_t)(head->nb_segs + tail->nb_segs);
2109         head->pkt_len += tail->pkt_len;
2110
2111         /* pkt_len is only set in the head */
2112         tail->pkt_len = tail->data_len;
2113
2114         return 0;
2115 }
2116
2117 /**
2118  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
2119  *
2120  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
2121  *
2122  * @param m
2123  *   The packet mbuf to be validated.
2124  * @return
2125  *   0 if packet is valid
2126  */
2127 static inline int
2128 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
2129 {
2130         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
2131         uint64_t inner_l3_offset = m->l2_len;
2132
2133         /* Does packet set any of available offloads? */
2134         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
2135                 return 0;
2136
2137         if (ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM)
2138                 /* NB: elaborating the addition like this instead of using
2139                  *     += gives the result uint64_t type instead of int,
2140                  *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
2141                 inner_l3_offset = inner_l3_offset + m->outer_l2_len +
2142                                   m->outer_l3_len;
2143
2144         /* Headers are fragmented */
2145         if (rte_pktmbuf_data_len(m) < inner_l3_offset + m->l3_len + m->l4_len)
2146                 return -ENOTSUP;
2147
2148         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
2149         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
2150                 return -EINVAL;
2151
2152         /* IP type not set when required */
2153         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
2154                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
2155                         return -EINVAL;
2156
2157         /* Check requirements for TSO packet */
2158         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
2159                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
2160                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
2161                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
2162                         return -EINVAL;
2163
2164         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
2165         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
2166                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
2167                 return -EINVAL;
2168
2169         return 0;
2170 }
2171
2172 /**
2173  * Linearize data in mbuf.
2174  *
2175  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
2176  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
2177  *
2178  * @param mbuf
2179  *   mbuf to linearize
2180  * @return
2181  *   - 0, on success
2182  *   - -1, on error
2183  */
2184 static inline int
2185 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
2186 {
2187         size_t seg_len, copy_len;
2188         struct rte_mbuf *m;
2189         struct rte_mbuf *m_next;
2190         char *buffer;
2191
2192         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
2193                 return 0;
2194
2195         /* Extend first segment to the total packet length */
2196         copy_len = rte_pktmbuf_pkt_len(mbuf) - rte_pktmbuf_data_len(mbuf);
2197
2198         if (unlikely(copy_len > rte_pktmbuf_tailroom(mbuf)))
2199                 return -1;
2200
2201         buffer = rte_pktmbuf_mtod_offset(mbuf, char *, mbuf->data_len);
2202         mbuf->data_len = (uint16_t)(mbuf->pkt_len);
2203
2204         /* Append data from next segments to the first one */
2205         m = mbuf->next;
2206         while (m != NULL) {
2207                 m_next = m->next;
2208
2209                 seg_len = rte_pktmbuf_data_len(m);
2210                 rte_memcpy(buffer, rte_pktmbuf_mtod(m, char *), seg_len);
2211                 buffer += seg_len;
2212
2213                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
2214                 m = m_next;
2215         }
2216
2217         mbuf->next = NULL;
2218         mbuf->nb_segs = 1;
2219
2220         return 0;
2221 }
2222
2223 /**
2224  * Dump an mbuf structure to a file.
2225  *
2226  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
2227  * segments (in the case of a chained buffer).
2228  *
2229  * @param f
2230  *   A pointer to a file for output
2231  * @param m
2232  *   The packet mbuf.
2233  * @param dump_len
2234  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
2235  *   the packet.
2236  */
2237 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
2238
2239 #ifdef __cplusplus
2240 }
2241 #endif
2242
2243 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */