e31d349eeb9bd6515626f9a0f38b14655fe66cc8
[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_prefetch.h>
41 #include <rte_branch_prediction.h>
42 #include <rte_byteorder.h>
43 #include <rte_mbuf_ptype.h>
44 #include <rte_mbuf_core.h>
45
46 #ifdef __cplusplus
47 extern "C" {
48 #endif
49
50 /**
51  * Get the name of a RX offload flag
52  *
53  * @param mask
54  *   The mask describing the flag.
55  * @return
56  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
57  */
58 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
59
60 /**
61  * Dump the list of RX offload flags in a buffer
62  *
63  * @param mask
64  *   The mask describing the RX flags.
65  * @param buf
66  *   The output buffer.
67  * @param buflen
68  *   The length of the buffer.
69  * @return
70  *   0 on success, (-1) on error.
71  */
72 int rte_get_rx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
73
74 /**
75  * Get the name of a TX offload flag
76  *
77  * @param mask
78  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
79  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
80  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
81  * @return
82  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
83  */
84 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
85
86 /**
87  * Dump the list of TX offload flags in a buffer
88  *
89  * @param mask
90  *   The mask describing the TX flags.
91  * @param buf
92  *   The output buffer.
93  * @param buflen
94  *   The length of the buffer.
95  * @return
96  *   0 on success, (-1) on error.
97  */
98 int rte_get_tx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
99
100 /**
101  * Prefetch the first part of the mbuf
102  *
103  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
104  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
105  * 64B, the second part will also be prefetched.
106  *
107  * @param m
108  *   The pointer to the mbuf.
109  */
110 static inline void
111 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
112 {
113         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
114 }
115
116 /**
117  * Prefetch the second part of the mbuf
118  *
119  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
120  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
121  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
122  * already in cache.
123  *
124  * @param m
125  *   The pointer to the mbuf.
126  */
127 static inline void
128 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
129 {
130 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
131         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
132 #else
133         RTE_SET_USED(m);
134 #endif
135 }
136
137
138 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
139
140 /**
141  * Return the IO address of the beginning of the mbuf data
142  *
143  * @param mb
144  *   The pointer to the mbuf.
145  * @return
146  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
147  */
148 static inline rte_iova_t
149 rte_mbuf_data_iova(const struct rte_mbuf *mb)
150 {
151         return mb->buf_iova + mb->data_off;
152 }
153
154 /**
155  * Return the default IO address of the beginning of the mbuf data
156  *
157  * This function is used by drivers in their receive function, as it
158  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
159  * the default headroom in account.
160  *
161  * @param mb
162  *   The pointer to the mbuf.
163  * @return
164  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
165  */
166 static inline rte_iova_t
167 rte_mbuf_data_iova_default(const struct rte_mbuf *mb)
168 {
169         return mb->buf_iova + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
170 }
171
172 /**
173  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
174  *
175  * @param mi
176  *   The pointer to the indirect mbuf.
177  * @return
178  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
179  */
180 static inline struct rte_mbuf *
181 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
182 {
183         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
184 }
185
186 /**
187  * Return address of buffer embedded in the given mbuf.
188  *
189  * The return value shall be same as mb->buf_addr if the mbuf is already
190  * initialized and direct. However, this API is useful if mempool of the
191  * mbuf is already known because it doesn't need to access mbuf contents in
192  * order to get the mempool pointer.
193  *
194  * @warning
195  * @b EXPERIMENTAL: This API may change without prior notice.
196  * This will be used by rte_mbuf_to_baddr() which has redundant code once
197  * experimental tag is removed.
198  *
199  * @param mb
200  *   The pointer to the mbuf.
201  * @param mp
202  *   The pointer to the mempool of the mbuf.
203  * @return
204  *   The pointer of the mbuf buffer.
205  */
206 __rte_experimental
207 static inline char *
208 rte_mbuf_buf_addr(struct rte_mbuf *mb, struct rte_mempool *mp)
209 {
210         return (char *)mb + sizeof(*mb) + rte_pktmbuf_priv_size(mp);
211 }
212
213 /**
214  * Return the default address of the beginning of the mbuf data.
215  *
216  * @warning
217  * @b EXPERIMENTAL: This API may change without prior notice.
218  *
219  * @param mb
220  *   The pointer to the mbuf.
221  * @return
222  *   The pointer of the beginning of the mbuf data.
223  */
224 __rte_experimental
225 static inline char *
226 rte_mbuf_data_addr_default(__rte_unused struct rte_mbuf *mb)
227 {
228         /* gcc complains about calling this experimental function even
229          * when not using it. Hide it with ALLOW_EXPERIMENTAL_API.
230          */
231 #ifdef ALLOW_EXPERIMENTAL_API
232         return rte_mbuf_buf_addr(mb, mb->pool) + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
233 #else
234         return NULL;
235 #endif
236 }
237
238 /**
239  * Return address of buffer embedded in the given mbuf.
240  *
241  * @note: Accessing mempool pointer of a mbuf is expensive because the
242  * pointer is stored in the 2nd cache line of mbuf. If mempool is known, it
243  * is better not to reference the mempool pointer in mbuf but calling
244  * rte_mbuf_buf_addr() would be more efficient.
245  *
246  * @param md
247  *   The pointer to the mbuf.
248  * @return
249  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
250  */
251 static inline char *
252 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
253 {
254 #ifdef ALLOW_EXPERIMENTAL_API
255         return rte_mbuf_buf_addr(md, md->pool);
256 #else
257         char *buffer_addr;
258         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
259         return buffer_addr;
260 #endif
261 }
262
263 /**
264  * Return the starting address of the private data area embedded in
265  * the given mbuf.
266  *
267  * Note that no check is made to ensure that a private data area
268  * actually exists in the supplied mbuf.
269  *
270  * @param m
271  *   The pointer to the mbuf.
272  * @return
273  *   The starting address of the private data area of the given mbuf.
274  */
275 __rte_experimental
276 static inline void *
277 rte_mbuf_to_priv(struct rte_mbuf *m)
278 {
279         return RTE_PTR_ADD(m, sizeof(struct rte_mbuf));
280 }
281
282 /**
283  * Private data in case of pktmbuf pool.
284  *
285  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
286  * appended after the mempool structure (in private data).
287  */
288 struct rte_pktmbuf_pool_private {
289         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
290         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
291         uint32_t flags; /**< reserved for future use. */
292 };
293
294 /**
295  * Return the flags from private data in an mempool structure.
296  *
297  * @param mp
298  *   A pointer to the mempool structure.
299  * @return
300  *   The flags from the private data structure.
301  */
302 static inline uint32_t
303 rte_pktmbuf_priv_flags(struct rte_mempool *mp)
304 {
305         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
306
307         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
308         return mbp_priv->flags;
309 }
310
311 /**
312  * When set, pktmbuf mempool will hold only mbufs with pinned external
313  * buffer. The external buffer will be attached to the mbuf at the
314  * memory pool creation and will never be detached by the mbuf free calls.
315  * mbuf should not contain any room for data after the mbuf structure.
316  */
317 #define RTE_PKTMBUF_POOL_F_PINNED_EXT_BUF (1 << 0)
318
319 /**
320  * Returns non zero if given mbuf has a pinned external buffer, or zero
321  * otherwise. The pinned external buffer is allocated at pool creation
322  * time and should not be freed on mbuf freeing.
323  *
324  * External buffer is a user-provided anonymous buffer.
325  */
326 #define RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(mb) \
327         (rte_pktmbuf_priv_flags(mb->pool) & RTE_PKTMBUF_POOL_F_PINNED_EXT_BUF)
328
329 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
330
331 /**  check mbuf type in debug mode */
332 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
333
334 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
335
336 /**  check mbuf type in debug mode */
337 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
338
339 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
340
341 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
342
343 /**
344  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
345  * @param m
346  *   Mbuf to read
347  * @return
348  *   Reference count number.
349  */
350 static inline uint16_t
351 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
352 {
353         return __atomic_load_n(&m->refcnt, __ATOMIC_RELAXED);
354 }
355
356 /**
357  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
358  * @param m
359  *   Mbuf to update
360  * @param new_value
361  *   Value set
362  */
363 static inline void
364 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
365 {
366         __atomic_store_n(&m->refcnt, new_value, __ATOMIC_RELAXED);
367 }
368
369 /* internal */
370 static inline uint16_t
371 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
372 {
373         return __atomic_add_fetch(&m->refcnt, (uint16_t)value,
374                                  __ATOMIC_ACQ_REL);
375 }
376
377 /**
378  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
379  * @param m
380  *   Mbuf to update
381  * @param value
382  *   Value to add/subtract
383  * @return
384  *   Updated value
385  */
386 static inline uint16_t
387 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
388 {
389         /*
390          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
391          * call it in the case where we know we are the unique holder of
392          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
393          * operation has to be used because concurrent accesses on the
394          * reference counter can occur.
395          */
396         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
397                 ++value;
398                 rte_mbuf_refcnt_set(m, (uint16_t)value);
399                 return (uint16_t)value;
400         }
401
402         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
403 }
404
405 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
406
407 /* internal */
408 static inline uint16_t
409 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
410 {
411         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
412         return m->refcnt;
413 }
414
415 /**
416  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
417  */
418 static inline uint16_t
419 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
420 {
421         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
422 }
423
424 /**
425  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
426  */
427 static inline uint16_t
428 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
429 {
430         return m->refcnt;
431 }
432
433 /**
434  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
435  */
436 static inline void
437 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
438 {
439         m->refcnt = new_value;
440 }
441
442 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
443
444 /**
445  * Reads the refcnt of an external buffer.
446  *
447  * @param shinfo
448  *   Shared data of the external buffer.
449  * @return
450  *   Reference count number.
451  */
452 static inline uint16_t
453 rte_mbuf_ext_refcnt_read(const struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo)
454 {
455         return __atomic_load_n(&shinfo->refcnt, __ATOMIC_RELAXED);
456 }
457
458 /**
459  * Set refcnt of an external buffer.
460  *
461  * @param shinfo
462  *   Shared data of the external buffer.
463  * @param new_value
464  *   Value set
465  */
466 static inline void
467 rte_mbuf_ext_refcnt_set(struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo,
468         uint16_t new_value)
469 {
470         __atomic_store_n(&shinfo->refcnt, new_value, __ATOMIC_RELAXED);
471 }
472
473 /**
474  * Add given value to refcnt of an external buffer and return its new
475  * value.
476  *
477  * @param shinfo
478  *   Shared data of the external buffer.
479  * @param value
480  *   Value to add/subtract
481  * @return
482  *   Updated value
483  */
484 static inline uint16_t
485 rte_mbuf_ext_refcnt_update(struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo,
486         int16_t value)
487 {
488         if (likely(rte_mbuf_ext_refcnt_read(shinfo) == 1)) {
489                 ++value;
490                 rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, (uint16_t)value);
491                 return (uint16_t)value;
492         }
493
494         return __atomic_add_fetch(&shinfo->refcnt, (uint16_t)value,
495                                  __ATOMIC_ACQ_REL);
496 }
497
498 /** Mbuf prefetch */
499 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
500         if ((m) != NULL)                        \
501                 rte_prefetch0(m);               \
502 } while (0)
503
504
505 /**
506  * Sanity checks on an mbuf.
507  *
508  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
509  * panic if corruption is detected.
510  *
511  * @param m
512  *   The mbuf to be checked.
513  * @param is_header
514  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
515  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
516  */
517 void
518 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
519
520 /**
521  * Sanity checks on a mbuf.
522  *
523  * Almost like rte_mbuf_sanity_check(), but this function gives the reason
524  * if corruption is detected rather than panic.
525  *
526  * @param m
527  *   The mbuf to be checked.
528  * @param is_header
529  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
530  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
531  * @param reason
532  *   A reference to a string pointer where to store the reason why a mbuf is
533  *   considered invalid.
534  * @return
535  *   - 0 if no issue has been found, reason is left untouched.
536  *   - -1 if a problem is detected, reason then points to a string describing
537  *     the reason why the mbuf is deemed invalid.
538  */
539 __rte_experimental
540 int rte_mbuf_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header,
541                    const char **reason);
542
543 /**
544  * Sanity checks on a reinitialized mbuf in debug mode.
545  *
546  * Check the consistency of the given reinitialized mbuf.
547  * The function will cause a panic if corruption is detected.
548  *
549  * Check that the mbuf is properly reinitialized (refcnt=1, next=NULL,
550  * nb_segs=1), as done by rte_pktmbuf_prefree_seg().
551  *
552  * @param m
553  *   The mbuf to be checked.
554  */
555 static __rte_always_inline void
556 __rte_mbuf_raw_sanity_check(__rte_unused const struct rte_mbuf *m)
557 {
558         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
559         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
560         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
561         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
562 }
563
564 /** For backwards compatibility. */
565 #define MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m) __rte_mbuf_raw_sanity_check(m)
566
567 /**
568  * Allocate an uninitialized mbuf from mempool *mp*.
569  *
570  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
571  * allocate an uninitialized mbuf. The driver is responsible of
572  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
573  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
574  *
575  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
576  * are initialized: buf_addr, buf_iova, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
577  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
578  * by the caller.
579  *
580  * @param mp
581  *   The mempool from which mbuf is allocated.
582  * @return
583  *   - The pointer to the new mbuf on success.
584  *   - NULL if allocation failed.
585  */
586 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
587 {
588         struct rte_mbuf *m;
589
590         if (rte_mempool_get(mp, (void **)&m) < 0)
591                 return NULL;
592         __rte_mbuf_raw_sanity_check(m);
593         return m;
594 }
595
596 /**
597  * Put mbuf back into its original mempool.
598  *
599  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
600  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
601  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
602  *
603  * This function should be used with care, when optimization is
604  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
605  * rte_pktmbuf_free_seg().
606  *
607  * @param m
608  *   The mbuf to be freed.
609  */
610 static __rte_always_inline void
611 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
612 {
613         RTE_ASSERT(!RTE_MBUF_CLONED(m) &&
614                   (!RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m) || RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(m)));
615         __rte_mbuf_raw_sanity_check(m);
616         rte_mempool_put(m->pool, m);
617 }
618
619 /**
620  * The packet mbuf constructor.
621  *
622  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
623  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
624  * address, and so on). This function is given as a callback function to
625  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
626  *
627  * @param mp
628  *   The mempool from which mbufs originate.
629  * @param opaque_arg
630  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
631  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
632  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
633  * @param m
634  *   The mbuf to initialize.
635  * @param i
636  *   The index of the mbuf in the pool table.
637  */
638 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
639                       void *m, unsigned i);
640
641 /**
642  * A  packet mbuf pool constructor.
643  *
644  * This function initializes the mempool private data in the case of a
645  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
646  * function must be called on the mempool before it is used, or it
647  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
648  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
649  * provide another packet size.
650  *
651  * @param mp
652  *   The mempool from which mbufs originate.
653  * @param opaque_arg
654  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
655  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
656  *   rte_mempool_create().
657  */
658 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
659
660 /**
661  * Create a mbuf pool.
662  *
663  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
664  * a wrapper to rte_mempool functions.
665  *
666  * @param name
667  *   The name of the mbuf pool.
668  * @param n
669  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
670  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
671  *   n = (2^q - 1).
672  * @param cache_size
673  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
674  *   details.
675  * @param priv_size
676  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
677  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
678  * @param data_room_size
679  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
680  * @param socket_id
681  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
682  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
683  *   reserved zone.
684  * @return
685  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
686  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
687  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
688  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
689  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
690  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
691  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
692  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
693  */
694 struct rte_mempool *
695 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
696         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
697         int socket_id);
698
699 /**
700  * Create a mbuf pool with a given mempool ops name
701  *
702  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
703  * a wrapper to rte_mempool functions.
704  *
705  * @param name
706  *   The name of the mbuf pool.
707  * @param n
708  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
709  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
710  *   n = (2^q - 1).
711  * @param cache_size
712  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
713  *   details.
714  * @param priv_size
715  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
716  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
717  * @param data_room_size
718  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
719  * @param socket_id
720  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
721  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
722  *   reserved zone.
723  * @param ops_name
724  *   The mempool ops name to be used for this mempool instead of
725  *   default mempool. The value can be *NULL* to use default mempool.
726  * @return
727  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
728  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
729  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
730  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
731  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
732  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
733  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
734  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
735  */
736 struct rte_mempool *
737 rte_pktmbuf_pool_create_by_ops(const char *name, unsigned int n,
738         unsigned int cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
739         int socket_id, const char *ops_name);
740
741 /** A structure that describes the pinned external buffer segment. */
742 struct rte_pktmbuf_extmem {
743         void *buf_ptr;          /**< The virtual address of data buffer. */
744         rte_iova_t buf_iova;    /**< The IO address of the data buffer. */
745         size_t buf_len;         /**< External buffer length in bytes. */
746         uint16_t elt_size;      /**< mbuf element size in bytes. */
747 };
748
749 /**
750  * Create a mbuf pool with external pinned data buffers.
751  *
752  * This function creates and initializes a packet mbuf pool that contains
753  * only mbufs with external buffer. It is a wrapper to rte_mempool functions.
754  *
755  * @param name
756  *   The name of the mbuf pool.
757  * @param n
758  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
759  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
760  *   n = (2^q - 1).
761  * @param cache_size
762  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
763  *   details.
764  * @param priv_size
765  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
766  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
767  * @param data_room_size
768  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
769  * @param socket_id
770  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
771  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
772  *   reserved zone.
773  * @param ext_mem
774  *   Pointer to the array of structures describing the external memory
775  *   for data buffers. It is caller responsibility to register this memory
776  *   with rte_extmem_register() (if needed), map this memory to appropriate
777  *   physical device, etc.
778  * @param ext_num
779  *   Number of elements in the ext_mem array.
780  * @return
781  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
782  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
783  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
784  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
785  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
786  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
787  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
788  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
789  */
790 __rte_experimental
791 struct rte_mempool *
792 rte_pktmbuf_pool_create_extbuf(const char *name, unsigned int n,
793         unsigned int cache_size, uint16_t priv_size,
794         uint16_t data_room_size, int socket_id,
795         const struct rte_pktmbuf_extmem *ext_mem,
796         unsigned int ext_num);
797
798 /**
799  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
800  *
801  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
802  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
803  *
804  * @param mp
805  *   The packet mbuf pool.
806  * @return
807  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
808  */
809 static inline uint16_t
810 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
811 {
812         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
813
814         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
815         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
816 }
817
818 /**
819  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
820  *
821  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
822  * structure and the data buffer where an application can store data
823  * associated to a packet.
824  *
825  * @param mp
826  *   The packet mbuf pool.
827  * @return
828  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
829  */
830 static inline uint16_t
831 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
832 {
833         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
834
835         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
836         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
837 }
838
839 /**
840  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
841  *
842  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
843  *
844  * @param m
845  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
846  */
847 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
848 {
849         m->data_off = (uint16_t)RTE_MIN((uint16_t)RTE_PKTMBUF_HEADROOM,
850                                         (uint16_t)m->buf_len);
851 }
852
853 /**
854  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
855  *
856  * The given mbuf must have only one segment.
857  *
858  * @param m
859  *   The packet mbuf to be reset.
860  */
861 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
862 {
863         m->next = NULL;
864         m->pkt_len = 0;
865         m->tx_offload = 0;
866         m->vlan_tci = 0;
867         m->vlan_tci_outer = 0;
868         m->nb_segs = 1;
869         m->port = RTE_MBUF_PORT_INVALID;
870
871         m->ol_flags &= EXT_ATTACHED_MBUF;
872         m->packet_type = 0;
873         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
874
875         m->data_len = 0;
876         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
877 }
878
879 /**
880  * Allocate a new mbuf from a mempool.
881  *
882  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
883  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
884  * (if buffer size allows).
885  *
886  * @param mp
887  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
888  * @return
889  *   - The pointer to the new mbuf on success.
890  *   - NULL if allocation failed.
891  */
892 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
893 {
894         struct rte_mbuf *m;
895         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
896                 rte_pktmbuf_reset(m);
897         return m;
898 }
899
900 /**
901  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
902  * values.
903  *
904  *  @param pool
905  *    The mempool from which mbufs are allocated.
906  *  @param mbufs
907  *    Array of pointers to mbufs
908  *  @param count
909  *    Array size
910  *  @return
911  *   - 0: Success
912  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no mbufs are retrieved.
913  */
914 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
915          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
916 {
917         unsigned idx = 0;
918         int rc;
919
920         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
921         if (unlikely(rc))
922                 return rc;
923
924         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
925          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
926          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
927          * check if count is zero.
928          */
929         switch (count % 4) {
930         case 0:
931                 while (idx != count) {
932                         __rte_mbuf_raw_sanity_check(mbufs[idx]);
933                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
934                         idx++;
935                         /* fall-through */
936         case 3:
937                         __rte_mbuf_raw_sanity_check(mbufs[idx]);
938                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
939                         idx++;
940                         /* fall-through */
941         case 2:
942                         __rte_mbuf_raw_sanity_check(mbufs[idx]);
943                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
944                         idx++;
945                         /* fall-through */
946         case 1:
947                         __rte_mbuf_raw_sanity_check(mbufs[idx]);
948                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
949                         idx++;
950                         /* fall-through */
951                 }
952         }
953         return 0;
954 }
955
956 /**
957  * Initialize shared data at the end of an external buffer before attaching
958  * to a mbuf by ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``. This is not a mandatory
959  * initialization but a helper function to simply spare a few bytes at the
960  * end of the buffer for shared data. If shared data is allocated
961  * separately, this should not be called but application has to properly
962  * initialize the shared data according to its need.
963  *
964  * Free callback and its argument is saved and the refcnt is set to 1.
965  *
966  * @warning
967  * The value of buf_len will be reduced to RTE_PTR_DIFF(shinfo, buf_addr)
968  * after this initialization. This shall be used for
969  * ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``
970  *
971  * @param buf_addr
972  *   The pointer to the external buffer.
973  * @param [in,out] buf_len
974  *   The pointer to length of the external buffer. Input value must be
975  *   larger than the size of ``struct rte_mbuf_ext_shared_info`` and
976  *   padding for alignment. If not enough, this function will return NULL.
977  *   Adjusted buffer length will be returned through this pointer.
978  * @param free_cb
979  *   Free callback function to call when the external buffer needs to be
980  *   freed.
981  * @param fcb_opaque
982  *   Argument for the free callback function.
983  *
984  * @return
985  *   A pointer to the initialized shared data on success, return NULL
986  *   otherwise.
987  */
988 static inline struct rte_mbuf_ext_shared_info *
989 rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper(void *buf_addr, uint16_t *buf_len,
990         rte_mbuf_extbuf_free_callback_t free_cb, void *fcb_opaque)
991 {
992         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo;
993         void *buf_end = RTE_PTR_ADD(buf_addr, *buf_len);
994         void *addr;
995
996         addr = RTE_PTR_ALIGN_FLOOR(RTE_PTR_SUB(buf_end, sizeof(*shinfo)),
997                                    sizeof(uintptr_t));
998         if (addr <= buf_addr)
999                 return NULL;
1000
1001         shinfo = (struct rte_mbuf_ext_shared_info *)addr;
1002         shinfo->free_cb = free_cb;
1003         shinfo->fcb_opaque = fcb_opaque;
1004         rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, 1);
1005
1006         *buf_len = (uint16_t)RTE_PTR_DIFF(shinfo, buf_addr);
1007         return shinfo;
1008 }
1009
1010 /**
1011  * Attach an external buffer to a mbuf.
1012  *
1013  * User-managed anonymous buffer can be attached to an mbuf. When attaching
1014  * it, corresponding free callback function and its argument should be
1015  * provided via shinfo. This callback function will be called once all the
1016  * mbufs are detached from the buffer (refcnt becomes zero).
1017  *
1018  * The headroom length of the attaching mbuf will be set to zero and this
1019  * can be properly adjusted after attachment. For example, ``rte_pktmbuf_adj()``
1020  * or ``rte_pktmbuf_reset_headroom()`` might be used.
1021  *
1022  * Similarly, the packet length is initialized to 0. If the buffer contains
1023  * data, the user has to adjust ``data_len`` and the ``pkt_len`` field of
1024  * the mbuf accordingly.
1025  *
1026  * More mbufs can be attached to the same external buffer by
1027  * ``rte_pktmbuf_attach()`` once the external buffer has been attached by
1028  * this API.
1029  *
1030  * Detachment can be done by either ``rte_pktmbuf_detach_extbuf()`` or
1031  * ``rte_pktmbuf_detach()``.
1032  *
1033  * Memory for shared data must be provided and user must initialize all of
1034  * the content properly, especially free callback and refcnt. The pointer
1035  * of shared data will be stored in m->shinfo.
1036  * ``rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper`` can help to simply spare a few
1037  * bytes at the end of buffer for the shared data, store free callback and
1038  * its argument and set the refcnt to 1. The following is an example:
1039  *
1040  *   struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo =
1041  *          rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper(buf_addr, &buf_len,
1042  *                                             free_cb, fcb_arg);
1043  *   rte_pktmbuf_attach_extbuf(m, buf_addr, buf_iova, buf_len, shinfo);
1044  *   rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1045  *   rte_pktmbuf_adj(m, data_len);
1046  *
1047  * Attaching an external buffer is quite similar to mbuf indirection in
1048  * replacing buffer addresses and length of a mbuf, but a few differences:
1049  * - When an indirect mbuf is attached, refcnt of the direct mbuf would be
1050  *   2 as long as the direct mbuf itself isn't freed after the attachment.
1051  *   In such cases, the buffer area of a direct mbuf must be read-only. But
1052  *   external buffer has its own refcnt and it starts from 1. Unless
1053  *   multiple mbufs are attached to a mbuf having an external buffer, the
1054  *   external buffer is writable.
1055  * - There's no need to allocate buffer from a mempool. Any buffer can be
1056  *   attached with appropriate free callback and its IO address.
1057  * - Smaller metadata is required to maintain shared data such as refcnt.
1058  *
1059  * @param m
1060  *   The pointer to the mbuf.
1061  * @param buf_addr
1062  *   The pointer to the external buffer.
1063  * @param buf_iova
1064  *   IO address of the external buffer.
1065  * @param buf_len
1066  *   The size of the external buffer.
1067  * @param shinfo
1068  *   User-provided memory for shared data of the external buffer.
1069  */
1070 static inline void
1071 rte_pktmbuf_attach_extbuf(struct rte_mbuf *m, void *buf_addr,
1072         rte_iova_t buf_iova, uint16_t buf_len,
1073         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo)
1074 {
1075         /* mbuf should not be read-only */
1076         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m) && rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
1077         RTE_ASSERT(shinfo->free_cb != NULL);
1078
1079         m->buf_addr = buf_addr;
1080         m->buf_iova = buf_iova;
1081         m->buf_len = buf_len;
1082
1083         m->data_len = 0;
1084         m->data_off = 0;
1085
1086         m->ol_flags |= EXT_ATTACHED_MBUF;
1087         m->shinfo = shinfo;
1088 }
1089
1090 /**
1091  * Detach the external buffer attached to a mbuf, same as
1092  * ``rte_pktmbuf_detach()``
1093  *
1094  * @param m
1095  *   The mbuf having external buffer.
1096  */
1097 #define rte_pktmbuf_detach_extbuf(m) rte_pktmbuf_detach(m)
1098
1099 /**
1100  * Copy dynamic fields from msrc to mdst.
1101  *
1102  * @param mdst
1103  *   The destination mbuf.
1104  * @param msrc
1105  *   The source mbuf.
1106  */
1107 static inline void
1108 rte_mbuf_dynfield_copy(struct rte_mbuf *mdst, const struct rte_mbuf *msrc)
1109 {
1110         memcpy(&mdst->dynfield1, msrc->dynfield1, sizeof(mdst->dynfield1));
1111 }
1112
1113 /* internal */
1114 static inline void
1115 __rte_pktmbuf_copy_hdr(struct rte_mbuf *mdst, const struct rte_mbuf *msrc)
1116 {
1117         mdst->port = msrc->port;
1118         mdst->vlan_tci = msrc->vlan_tci;
1119         mdst->vlan_tci_outer = msrc->vlan_tci_outer;
1120         mdst->tx_offload = msrc->tx_offload;
1121         mdst->hash = msrc->hash;
1122         mdst->packet_type = msrc->packet_type;
1123         rte_mbuf_dynfield_copy(mdst, msrc);
1124 }
1125
1126 /**
1127  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1128  *
1129  * If the mbuf we are attaching to isn't a direct buffer and is attached to
1130  * an external buffer, the mbuf being attached will be attached to the
1131  * external buffer instead of mbuf indirection.
1132  *
1133  * Otherwise, the mbuf will be indirectly attached. After attachment we
1134  * refer the mbuf we attached as 'indirect', while mbuf we attached to as
1135  * 'direct'.  The direct mbuf's reference counter is incremented.
1136  *
1137  * Right now, not supported:
1138  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1139  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1140  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1141  *
1142  * @param mi
1143  *   The indirect packet mbuf.
1144  * @param m
1145  *   The packet mbuf we're attaching to.
1146  */
1147 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1148 {
1149         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1150             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1151
1152         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m)) {
1153                 rte_mbuf_ext_refcnt_update(m->shinfo, 1);
1154                 mi->ol_flags = m->ol_flags;
1155                 mi->shinfo = m->shinfo;
1156         } else {
1157                 /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1158                 rte_mbuf_refcnt_update(rte_mbuf_from_indirect(m), 1);
1159                 mi->priv_size = m->priv_size;
1160                 mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1161         }
1162
1163         __rte_pktmbuf_copy_hdr(mi, m);
1164
1165         mi->data_off = m->data_off;
1166         mi->data_len = m->data_len;
1167         mi->buf_iova = m->buf_iova;
1168         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1169         mi->buf_len = m->buf_len;
1170
1171         mi->next = NULL;
1172         mi->pkt_len = mi->data_len;
1173         mi->nb_segs = 1;
1174
1175         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1176         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1177 }
1178
1179 /**
1180  * @internal used by rte_pktmbuf_detach().
1181  *
1182  * Decrement the reference counter of the external buffer. When the
1183  * reference counter becomes 0, the buffer is freed by pre-registered
1184  * callback.
1185  */
1186 static inline void
1187 __rte_pktmbuf_free_extbuf(struct rte_mbuf *m)
1188 {
1189         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m));
1190         RTE_ASSERT(m->shinfo != NULL);
1191
1192         if (rte_mbuf_ext_refcnt_update(m->shinfo, -1) == 0)
1193                 m->shinfo->free_cb(m->buf_addr, m->shinfo->fcb_opaque);
1194 }
1195
1196 /**
1197  * @internal used by rte_pktmbuf_detach().
1198  *
1199  * Decrement the direct mbuf's reference counter. When the reference
1200  * counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1201  */
1202 static inline void
1203 __rte_pktmbuf_free_direct(struct rte_mbuf *m)
1204 {
1205         struct rte_mbuf *md;
1206
1207         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_CLONED(m));
1208
1209         md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1210
1211         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1212                 md->next = NULL;
1213                 md->nb_segs = 1;
1214                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1215                 rte_mbuf_raw_free(md);
1216         }
1217 }
1218
1219 /**
1220  * Detach a packet mbuf from external buffer or direct buffer.
1221  *
1222  *  - decrement refcnt and free the external/direct buffer if refcnt
1223  *    becomes zero.
1224  *  - restore original mbuf address and length values.
1225  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1226  *
1227  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1228  *
1229  * If the packet mbuf was allocated from the pool with pinned
1230  * external buffers the rte_pktmbuf_detach does nothing with the
1231  * mbuf of this kind, because the pinned buffers are not supposed
1232  * to be detached.
1233  *
1234  * @param m
1235  *   The indirect attached packet mbuf.
1236  */
1237 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1238 {
1239         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1240         uint32_t mbuf_size, buf_len;
1241         uint16_t priv_size;
1242
1243         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m)) {
1244                 /*
1245                  * The mbuf has the external attached buffer,
1246                  * we should check the type of the memory pool where
1247                  * the mbuf was allocated from to detect the pinned
1248                  * external buffer.
1249                  */
1250                 uint32_t flags = rte_pktmbuf_priv_flags(mp);
1251
1252                 if (flags & RTE_PKTMBUF_POOL_F_PINNED_EXT_BUF) {
1253                         /*
1254                          * The pinned external buffer should not be
1255                          * detached from its backing mbuf, just exit.
1256                          */
1257                         return;
1258                 }
1259                 __rte_pktmbuf_free_extbuf(m);
1260         } else {
1261                 __rte_pktmbuf_free_direct(m);
1262         }
1263         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1264         mbuf_size = (uint32_t)(sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size);
1265         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1266
1267         m->priv_size = priv_size;
1268         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1269         m->buf_iova = rte_mempool_virt2iova(m) + mbuf_size;
1270         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1271         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1272         m->data_len = 0;
1273         m->ol_flags = 0;
1274 }
1275
1276 /**
1277  * @internal Handle the packet mbufs with attached pinned external buffer
1278  * on the mbuf freeing:
1279  *
1280  *  - return zero if reference counter in shinfo is one. It means there is
1281  *  no more reference to this pinned buffer and mbuf can be returned to
1282  *  the pool
1283  *
1284  *  - otherwise (if reference counter is not one), decrement reference
1285  *  counter and return non-zero value to prevent freeing the backing mbuf.
1286  *
1287  * Returns non zero if mbuf should not be freed.
1288  */
1289 static inline int __rte_pktmbuf_pinned_extbuf_decref(struct rte_mbuf *m)
1290 {
1291         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo;
1292
1293         /* Clear flags, mbuf is being freed. */
1294         m->ol_flags = EXT_ATTACHED_MBUF;
1295         shinfo = m->shinfo;
1296
1297         /* Optimize for performance - do not dec/reinit */
1298         if (likely(rte_mbuf_ext_refcnt_read(shinfo) == 1))
1299                 return 0;
1300
1301         /*
1302          * Direct usage of add primitive to avoid
1303          * duplication of comparing with one.
1304          */
1305         if (likely(__atomic_add_fetch(&shinfo->refcnt, (uint16_t)-1,
1306                                      __ATOMIC_ACQ_REL)))
1307                 return 1;
1308
1309         /* Reinitialize counter before mbuf freeing. */
1310         rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, 1);
1311         return 0;
1312 }
1313
1314 /**
1315  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1316  *
1317  * This function does the same than a free, except that it does not
1318  * return the segment to its pool.
1319  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1320  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1321  *
1322  * @param m
1323  *   The mbuf to be unlinked
1324  * @return
1325  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1326  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1327  */
1328 static __rte_always_inline struct rte_mbuf *
1329 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1330 {
1331         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1332
1333         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1334
1335                 if (!RTE_MBUF_DIRECT(m)) {
1336                         rte_pktmbuf_detach(m);
1337                         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m) &&
1338                             RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(m) &&
1339                             __rte_pktmbuf_pinned_extbuf_decref(m))
1340                                 return NULL;
1341                 }
1342
1343                 m->next = NULL;
1344                 m->nb_segs = 1;
1345
1346                 return m;
1347
1348         } else if (__rte_mbuf_refcnt_update(m, -1) == 0) {
1349
1350                 if (!RTE_MBUF_DIRECT(m)) {
1351                         rte_pktmbuf_detach(m);
1352                         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m) &&
1353                             RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(m) &&
1354                             __rte_pktmbuf_pinned_extbuf_decref(m))
1355                                 return NULL;
1356                 }
1357
1358                 m->next = NULL;
1359                 m->nb_segs = 1;
1360                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1361
1362                 return m;
1363         }
1364         return NULL;
1365 }
1366
1367 /**
1368  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1369  *
1370  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1371  * buffers.
1372  *
1373  * @param m
1374  *   The packet mbuf segment to be freed.
1375  */
1376 static __rte_always_inline void
1377 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1378 {
1379         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1380         if (likely(m != NULL))
1381                 rte_mbuf_raw_free(m);
1382 }
1383
1384 /**
1385  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1386  *
1387  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1388  * segment is added back into its original mempool.
1389  *
1390  * @param m
1391  *   The packet mbuf to be freed. If NULL, the function does nothing.
1392  */
1393 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1394 {
1395         struct rte_mbuf *m_next;
1396
1397         if (m != NULL)
1398                 __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1399
1400         while (m != NULL) {
1401                 m_next = m->next;
1402                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1403                 m = m_next;
1404         }
1405 }
1406
1407 /**
1408  * Free a bulk of packet mbufs back into their original mempools.
1409  *
1410  * Free a bulk of mbufs, and all their segments in case of chained buffers.
1411  * Each segment is added back into its original mempool.
1412  *
1413  *  @param mbufs
1414  *    Array of pointers to packet mbufs.
1415  *    The array may contain NULL pointers.
1416  *  @param count
1417  *    Array size.
1418  */
1419 __rte_experimental
1420 void rte_pktmbuf_free_bulk(struct rte_mbuf **mbufs, unsigned int count);
1421
1422 /**
1423  * Create a "clone" of the given packet mbuf.
1424  *
1425  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1426  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1427  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1428  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1429  * from the original packet mbuf.
1430  *
1431  * @param md
1432  *   The packet mbuf to be cloned.
1433  * @param mp
1434  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1435  * @return
1436  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1437  *   - NULL if allocation fails.
1438  */
1439 struct rte_mbuf *
1440 rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md, struct rte_mempool *mp);
1441
1442 /**
1443  * Create a full copy of a given packet mbuf.
1444  *
1445  * Copies all the data from a given packet mbuf to a newly allocated
1446  * set of mbufs. The private data are is not copied.
1447  *
1448  * @param m
1449  *   The packet mbuf to be copiedd.
1450  * @param mp
1451  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1452  * @param offset
1453  *   The number of bytes to skip before copying.
1454  *   If the mbuf does not have that many bytes, it is an error
1455  *   and NULL is returned.
1456  * @param length
1457  *   The upper limit on bytes to copy.  Passing UINT32_MAX
1458  *   means all data (after offset).
1459  * @return
1460  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1461  *   - NULL if allocation fails.
1462  */
1463 __rte_experimental
1464 struct rte_mbuf *
1465 rte_pktmbuf_copy(const struct rte_mbuf *m, struct rte_mempool *mp,
1466                  uint32_t offset, uint32_t length);
1467
1468 /**
1469  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1470  *
1471  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1472  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1473  *
1474  * @param m
1475  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1476  * @param v
1477  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1478  */
1479 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1480 {
1481         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1482
1483         do {
1484                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1485         } while ((m = m->next) != NULL);
1486 }
1487
1488 /**
1489  * Get the headroom in a packet mbuf.
1490  *
1491  * @param m
1492  *   The packet mbuf.
1493  * @return
1494  *   The length of the headroom.
1495  */
1496 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1497 {
1498         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1499         return m->data_off;
1500 }
1501
1502 /**
1503  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1504  *
1505  * @param m
1506  *   The packet mbuf.
1507  * @return
1508  *   The length of the tailroom.
1509  */
1510 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1511 {
1512         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1513         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1514                           m->data_len);
1515 }
1516
1517 /**
1518  * Get the last segment of the packet.
1519  *
1520  * @param m
1521  *   The packet mbuf.
1522  * @return
1523  *   The last segment of the given mbuf.
1524  */
1525 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1526 {
1527         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1528         while (m->next != NULL)
1529                 m = m->next;
1530         return m;
1531 }
1532
1533 /**
1534  * A macro that returns the length of the packet.
1535  *
1536  * The value can be read or assigned.
1537  *
1538  * @param m
1539  *   The packet mbuf.
1540  */
1541 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1542
1543 /**
1544  * A macro that returns the length of the segment.
1545  *
1546  * The value can be read or assigned.
1547  *
1548  * @param m
1549  *   The packet mbuf.
1550  */
1551 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1552
1553 /**
1554  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1555  *
1556  * Returns a pointer to the new
1557  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1558  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1559  *
1560  * @param m
1561  *   The pkt mbuf.
1562  * @param len
1563  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1564  * @return
1565  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1566  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1567  */
1568 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1569                                         uint16_t len)
1570 {
1571         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1572
1573         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1574                 return NULL;
1575
1576         /* NB: elaborating the subtraction like this instead of using
1577          *     -= allows us to ensure the result type is uint16_t
1578          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1579         m->data_off = (uint16_t)(m->data_off - len);
1580         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1581         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1582
1583         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1584 }
1585
1586 /**
1587  * Append len bytes to an mbuf.
1588  *
1589  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1590  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1591  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1592  *
1593  * @param m
1594  *   The packet mbuf.
1595  * @param len
1596  *   The amount of data to append (in bytes).
1597  * @return
1598  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1599  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1600  */
1601 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1602 {
1603         void *tail;
1604         struct rte_mbuf *m_last;
1605
1606         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1607
1608         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1609         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1610                 return NULL;
1611
1612         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1613         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1614         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1615         return (char*) tail;
1616 }
1617
1618 /**
1619  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1620  *
1621  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1622  * length is greater than the length of the first segment, then the
1623  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1624  *
1625  * @param m
1626  *   The packet mbuf.
1627  * @param len
1628  *   The amount of data to remove (in bytes).
1629  * @return
1630  *   A pointer to the new start of the data.
1631  */
1632 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1633 {
1634         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1635
1636         if (unlikely(len > m->data_len))
1637                 return NULL;
1638
1639         /* NB: elaborating the addition like this instead of using
1640          *     += allows us to ensure the result type is uint16_t
1641          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1642         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1643         m->data_off = (uint16_t)(m->data_off + len);
1644         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1645         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1646 }
1647
1648 /**
1649  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1650  *
1651  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1652  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1653  *
1654  * @param m
1655  *   The packet mbuf.
1656  * @param len
1657  *   The amount of data to remove (in bytes).
1658  * @return
1659  *   - 0: On success.
1660  *   - -1: On error.
1661  */
1662 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1663 {
1664         struct rte_mbuf *m_last;
1665
1666         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1667
1668         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1669         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1670                 return -1;
1671
1672         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1673         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1674         return 0;
1675 }
1676
1677 /**
1678  * Test if mbuf data is contiguous.
1679  *
1680  * @param m
1681  *   The packet mbuf.
1682  * @return
1683  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1684  *   - 0, if there is several segments.
1685  */
1686 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1687 {
1688         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1689         return m->nb_segs == 1;
1690 }
1691
1692 /**
1693  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
1694  */
1695 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
1696         uint32_t len, void *buf);
1697
1698 /**
1699  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
1700  *
1701  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
1702  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
1703  * pointer.
1704  *
1705  * @param m
1706  *   The pointer to the mbuf.
1707  * @param off
1708  *   The offset of the data in the mbuf.
1709  * @param len
1710  *   The amount of bytes to read.
1711  * @param buf
1712  *   The buffer where data is copied if it is not contiguous in mbuf
1713  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
1714  * @return
1715  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
1716  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
1717  */
1718 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
1719         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
1720 {
1721         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
1722                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
1723         else
1724                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
1725 }
1726
1727 /**
1728  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
1729  *
1730  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
1731  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
1732  * chain the entries manually.
1733  *
1734  * @param head
1735  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
1736  * @param tail
1737  *   The mbuf to put last in the chain
1738  *
1739  * @return
1740  *   - 0, on success.
1741  *   - -EOVERFLOW, if the chain segment limit exceeded
1742  */
1743 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
1744 {
1745         struct rte_mbuf *cur_tail;
1746
1747         /* Check for number-of-segments-overflow */
1748         if (head->nb_segs + tail->nb_segs > RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS)
1749                 return -EOVERFLOW;
1750
1751         /* Chain 'tail' onto the old tail */
1752         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
1753         cur_tail->next = tail;
1754
1755         /* accumulate number of segments and total length.
1756          * NB: elaborating the addition like this instead of using
1757          *     -= allows us to ensure the result type is uint16_t
1758          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1759         head->nb_segs = (uint16_t)(head->nb_segs + tail->nb_segs);
1760         head->pkt_len += tail->pkt_len;
1761
1762         /* pkt_len is only set in the head */
1763         tail->pkt_len = tail->data_len;
1764
1765         return 0;
1766 }
1767
1768 /*
1769  * @warning
1770  * @b EXPERIMENTAL: This API may change without prior notice.
1771  *
1772  * For given input values generate raw tx_offload value.
1773  * Note that it is caller responsibility to make sure that input parameters
1774  * don't exceed maximum bit-field values.
1775  * @param il2
1776  *   l2_len value.
1777  * @param il3
1778  *   l3_len value.
1779  * @param il4
1780  *   l4_len value.
1781  * @param tso
1782  *   tso_segsz value.
1783  * @param ol3
1784  *   outer_l3_len value.
1785  * @param ol2
1786  *   outer_l2_len value.
1787  * @param unused
1788  *   unused value.
1789  * @return
1790  *   raw tx_offload value.
1791  */
1792 static __rte_always_inline uint64_t
1793 rte_mbuf_tx_offload(uint64_t il2, uint64_t il3, uint64_t il4, uint64_t tso,
1794         uint64_t ol3, uint64_t ol2, uint64_t unused)
1795 {
1796         return il2 << RTE_MBUF_L2_LEN_OFS |
1797                 il3 << RTE_MBUF_L3_LEN_OFS |
1798                 il4 << RTE_MBUF_L4_LEN_OFS |
1799                 tso << RTE_MBUF_TSO_SEGSZ_OFS |
1800                 ol3 << RTE_MBUF_OUTL3_LEN_OFS |
1801                 ol2 << RTE_MBUF_OUTL2_LEN_OFS |
1802                 unused << RTE_MBUF_TXOFLD_UNUSED_OFS;
1803 }
1804
1805 /**
1806  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
1807  *
1808  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
1809  *
1810  * @param m
1811  *   The packet mbuf to be validated.
1812  * @return
1813  *   0 if packet is valid
1814  */
1815 static inline int
1816 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
1817 {
1818         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
1819
1820         /* Does packet set any of available offloads? */
1821         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
1822                 return 0;
1823
1824         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
1825         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
1826                 return -EINVAL;
1827
1828         /* IP type not set when required */
1829         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
1830                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
1831                         return -EINVAL;
1832
1833         /* Check requirements for TSO packet */
1834         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
1835                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
1836                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
1837                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
1838                         return -EINVAL;
1839
1840         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
1841         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
1842                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
1843                 return -EINVAL;
1844
1845         return 0;
1846 }
1847
1848 /**
1849  * @internal used by rte_pktmbuf_linearize().
1850  */
1851 int __rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf);
1852
1853 /**
1854  * Linearize data in mbuf.
1855  *
1856  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
1857  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
1858  *
1859  * @param mbuf
1860  *   mbuf to linearize
1861  * @return
1862  *   - 0, on success
1863  *   - -1, on error
1864  */
1865 static inline int
1866 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
1867 {
1868         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
1869                 return 0;
1870         return __rte_pktmbuf_linearize(mbuf);
1871 }
1872
1873 /**
1874  * Dump an mbuf structure to a file.
1875  *
1876  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1877  * segments (in the case of a chained buffer).
1878  *
1879  * @param f
1880  *   A pointer to a file for output
1881  * @param m
1882  *   The packet mbuf.
1883  * @param dump_len
1884  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1885  *   the packet.
1886  */
1887 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1888
1889 /**
1890  * Get the value of mbuf sched queue_id field.
1891  */
1892 static inline uint32_t
1893 rte_mbuf_sched_queue_get(const struct rte_mbuf *m)
1894 {
1895         return m->hash.sched.queue_id;
1896 }
1897
1898 /**
1899  * Get the value of mbuf sched traffic_class field.
1900  */
1901 static inline uint8_t
1902 rte_mbuf_sched_traffic_class_get(const struct rte_mbuf *m)
1903 {
1904         return m->hash.sched.traffic_class;
1905 }
1906
1907 /**
1908  * Get the value of mbuf sched color field.
1909  */
1910 static inline uint8_t
1911 rte_mbuf_sched_color_get(const struct rte_mbuf *m)
1912 {
1913         return m->hash.sched.color;
1914 }
1915
1916 /**
1917  * Get the values of mbuf sched queue_id, traffic_class and color.
1918  *
1919  * @param m
1920  *   Mbuf to read
1921  * @param queue_id
1922  *  Returns the queue id
1923  * @param traffic_class
1924  *  Returns the traffic class id
1925  * @param color
1926  *  Returns the colour id
1927  */
1928 static inline void
1929 rte_mbuf_sched_get(const struct rte_mbuf *m, uint32_t *queue_id,
1930                         uint8_t *traffic_class,
1931                         uint8_t *color)
1932 {
1933         struct rte_mbuf_sched sched = m->hash.sched;
1934
1935         *queue_id = sched.queue_id;
1936         *traffic_class = sched.traffic_class;
1937         *color = sched.color;
1938 }
1939
1940 /**
1941  * Set the mbuf sched queue_id to the defined value.
1942  */
1943 static inline void
1944 rte_mbuf_sched_queue_set(struct rte_mbuf *m, uint32_t queue_id)
1945 {
1946         m->hash.sched.queue_id = queue_id;
1947 }
1948
1949 /**
1950  * Set the mbuf sched traffic_class id to the defined value.
1951  */
1952 static inline void
1953 rte_mbuf_sched_traffic_class_set(struct rte_mbuf *m, uint8_t traffic_class)
1954 {
1955         m->hash.sched.traffic_class = traffic_class;
1956 }
1957
1958 /**
1959  * Set the mbuf sched color id to the defined value.
1960  */
1961 static inline void
1962 rte_mbuf_sched_color_set(struct rte_mbuf *m, uint8_t color)
1963 {
1964         m->hash.sched.color = color;
1965 }
1966
1967 /**
1968  * Set the mbuf sched queue_id, traffic_class and color.
1969  *
1970  * @param m
1971  *   Mbuf to set
1972  * @param queue_id
1973  *  Queue id value to be set
1974  * @param traffic_class
1975  *  Traffic class id value to be set
1976  * @param color
1977  *  Color id to be set
1978  */
1979 static inline void
1980 rte_mbuf_sched_set(struct rte_mbuf *m, uint32_t queue_id,
1981                         uint8_t traffic_class,
1982                         uint8_t color)
1983 {
1984         m->hash.sched = (struct rte_mbuf_sched){
1985                                 .queue_id = queue_id,
1986                                 .traffic_class = traffic_class,
1987                                 .color = color,
1988                                 .reserved = 0,
1989                         };
1990 }
1991
1992 #ifdef __cplusplus
1993 }
1994 #endif
1995
1996 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */