8da2e471c7253192b7940b5906fce933b2ea2331
[dpdk.git] / lib / librte_mempool / rte_mempool.c
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
4  */
5
6 #include <stdbool.h>
7 #include <stdio.h>
8 #include <string.h>
9 #include <stdint.h>
10 #include <stdarg.h>
11 #include <unistd.h>
12 #include <inttypes.h>
13 #include <errno.h>
14 #include <sys/queue.h>
15 #include <sys/mman.h>
16
17 #include <rte_common.h>
18 #include <rte_log.h>
19 #include <rte_debug.h>
20 #include <rte_memory.h>
21 #include <rte_memzone.h>
22 #include <rte_malloc.h>
23 #include <rte_atomic.h>
24 #include <rte_launch.h>
25 #include <rte_eal.h>
26 #include <rte_eal_memconfig.h>
27 #include <rte_per_lcore.h>
28 #include <rte_lcore.h>
29 #include <rte_branch_prediction.h>
30 #include <rte_errno.h>
31 #include <rte_string_fns.h>
32 #include <rte_spinlock.h>
33 #include <rte_tailq.h>
34
35 #include "rte_mempool.h"
36
37 TAILQ_HEAD(rte_mempool_list, rte_tailq_entry);
38
39 static struct rte_tailq_elem rte_mempool_tailq = {
40         .name = "RTE_MEMPOOL",
41 };
42 EAL_REGISTER_TAILQ(rte_mempool_tailq)
43
44 #define CACHE_FLUSHTHRESH_MULTIPLIER 1.5
45 #define CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(c)       \
46         ((typeof(c))((c) * CACHE_FLUSHTHRESH_MULTIPLIER))
47
48 /*
49  * return the greatest common divisor between a and b (fast algorithm)
50  *
51  */
52 static unsigned get_gcd(unsigned a, unsigned b)
53 {
54         unsigned c;
55
56         if (0 == a)
57                 return b;
58         if (0 == b)
59                 return a;
60
61         if (a < b) {
62                 c = a;
63                 a = b;
64                 b = c;
65         }
66
67         while (b != 0) {
68                 c = a % b;
69                 a = b;
70                 b = c;
71         }
72
73         return a;
74 }
75
76 /*
77  * Depending on memory configuration, objects addresses are spread
78  * between channels and ranks in RAM: the pool allocator will add
79  * padding between objects. This function return the new size of the
80  * object.
81  */
82 static unsigned optimize_object_size(unsigned obj_size)
83 {
84         unsigned nrank, nchan;
85         unsigned new_obj_size;
86
87         /* get number of channels */
88         nchan = rte_memory_get_nchannel();
89         if (nchan == 0)
90                 nchan = 4;
91
92         nrank = rte_memory_get_nrank();
93         if (nrank == 0)
94                 nrank = 1;
95
96         /* process new object size */
97         new_obj_size = (obj_size + RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK) / RTE_MEMPOOL_ALIGN;
98         while (get_gcd(new_obj_size, nrank * nchan) != 1)
99                 new_obj_size++;
100         return new_obj_size * RTE_MEMPOOL_ALIGN;
101 }
102
103 struct pagesz_walk_arg {
104         int socket_id;
105         size_t min;
106 };
107
108 static int
109 find_min_pagesz(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
110 {
111         struct pagesz_walk_arg *wa = arg;
112         bool valid;
113
114         /*
115          * we need to only look at page sizes available for a particular socket
116          * ID.  so, we either need an exact match on socket ID (can match both
117          * native and external memory), or, if SOCKET_ID_ANY was specified as a
118          * socket ID argument, we must only look at native memory and ignore any
119          * page sizes associated with external memory.
120          */
121         valid = msl->socket_id == wa->socket_id;
122         valid |= wa->socket_id == SOCKET_ID_ANY && msl->external == 0;
123
124         if (valid && msl->page_sz < wa->min)
125                 wa->min = msl->page_sz;
126
127         return 0;
128 }
129
130 static size_t
131 get_min_page_size(int socket_id)
132 {
133         struct pagesz_walk_arg wa;
134
135         wa.min = SIZE_MAX;
136         wa.socket_id = socket_id;
137
138         rte_memseg_list_walk(find_min_pagesz, &wa);
139
140         return wa.min == SIZE_MAX ? (size_t) getpagesize() : wa.min;
141 }
142
143
144 static void
145 mempool_add_elem(struct rte_mempool *mp, __rte_unused void *opaque,
146                  void *obj, rte_iova_t iova)
147 {
148         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
149         struct rte_mempool_objtlr *tlr __rte_unused;
150
151         /* set mempool ptr in header */
152         hdr = RTE_PTR_SUB(obj, sizeof(*hdr));
153         hdr->mp = mp;
154         hdr->iova = iova;
155         STAILQ_INSERT_TAIL(&mp->elt_list, hdr, next);
156         mp->populated_size++;
157
158 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
159         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2;
160         tlr = __mempool_get_trailer(obj);
161         tlr->cookie = RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE;
162 #endif
163 }
164
165 /* call obj_cb() for each mempool element */
166 uint32_t
167 rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
168         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg)
169 {
170         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
171         void *obj;
172         unsigned n = 0;
173
174         STAILQ_FOREACH(hdr, &mp->elt_list, next) {
175                 obj = (char *)hdr + sizeof(*hdr);
176                 obj_cb(mp, obj_cb_arg, obj, n);
177                 n++;
178         }
179
180         return n;
181 }
182
183 /* call mem_cb() for each mempool memory chunk */
184 uint32_t
185 rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
186         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg)
187 {
188         struct rte_mempool_memhdr *hdr;
189         unsigned n = 0;
190
191         STAILQ_FOREACH(hdr, &mp->mem_list, next) {
192                 mem_cb(mp, mem_cb_arg, hdr, n);
193                 n++;
194         }
195
196         return n;
197 }
198
199 /* get the header, trailer and total size of a mempool element. */
200 uint32_t
201 rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
202         struct rte_mempool_objsz *sz)
203 {
204         struct rte_mempool_objsz lsz;
205
206         sz = (sz != NULL) ? sz : &lsz;
207
208         sz->header_size = sizeof(struct rte_mempool_objhdr);
209         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN) == 0)
210                 sz->header_size = RTE_ALIGN_CEIL(sz->header_size,
211                         RTE_MEMPOOL_ALIGN);
212
213 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
214         sz->trailer_size = sizeof(struct rte_mempool_objtlr);
215 #else
216         sz->trailer_size = 0;
217 #endif
218
219         /* element size is 8 bytes-aligned at least */
220         sz->elt_size = RTE_ALIGN_CEIL(elt_size, sizeof(uint64_t));
221
222         /* expand trailer to next cache line */
223         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN) == 0) {
224                 sz->total_size = sz->header_size + sz->elt_size +
225                         sz->trailer_size;
226                 sz->trailer_size += ((RTE_MEMPOOL_ALIGN -
227                                   (sz->total_size & RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK)) &
228                                  RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK);
229         }
230
231         /*
232          * increase trailer to add padding between objects in order to
233          * spread them across memory channels/ranks
234          */
235         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_SPREAD) == 0) {
236                 unsigned new_size;
237                 new_size = optimize_object_size(sz->header_size + sz->elt_size +
238                         sz->trailer_size);
239                 sz->trailer_size = new_size - sz->header_size - sz->elt_size;
240         }
241
242         /* this is the size of an object, including header and trailer */
243         sz->total_size = sz->header_size + sz->elt_size + sz->trailer_size;
244
245         return sz->total_size;
246 }
247
248 /* free a memchunk allocated with rte_memzone_reserve() */
249 static void
250 rte_mempool_memchunk_mz_free(__rte_unused struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
251         void *opaque)
252 {
253         const struct rte_memzone *mz = opaque;
254         rte_memzone_free(mz);
255 }
256
257 /* Free memory chunks used by a mempool. Objects must be in pool */
258 static void
259 rte_mempool_free_memchunks(struct rte_mempool *mp)
260 {
261         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
262         void *elt;
263
264         while (!STAILQ_EMPTY(&mp->elt_list)) {
265                 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, &elt, 1);
266                 (void)elt;
267                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mp->elt_list, next);
268                 mp->populated_size--;
269         }
270
271         while (!STAILQ_EMPTY(&mp->mem_list)) {
272                 memhdr = STAILQ_FIRST(&mp->mem_list);
273                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mp->mem_list, next);
274                 if (memhdr->free_cb != NULL)
275                         memhdr->free_cb(memhdr, memhdr->opaque);
276                 rte_free(memhdr);
277                 mp->nb_mem_chunks--;
278         }
279 }
280
281 static int
282 mempool_ops_alloc_once(struct rte_mempool *mp)
283 {
284         int ret;
285
286         /* create the internal ring if not already done */
287         if ((mp->flags & MEMPOOL_F_POOL_CREATED) == 0) {
288                 ret = rte_mempool_ops_alloc(mp);
289                 if (ret != 0)
290                         return ret;
291                 mp->flags |= MEMPOOL_F_POOL_CREATED;
292         }
293         return 0;
294 }
295
296 /* Add objects in the pool, using a physically contiguous memory
297  * zone. Return the number of objects added, or a negative value
298  * on error.
299  */
300 int
301 rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
302         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
303         void *opaque)
304 {
305         unsigned i = 0;
306         size_t off;
307         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
308         int ret;
309
310         ret = mempool_ops_alloc_once(mp);
311         if (ret != 0)
312                 return ret;
313
314         /* mempool is already populated */
315         if (mp->populated_size >= mp->size)
316                 return -ENOSPC;
317
318         memhdr = rte_zmalloc("MEMPOOL_MEMHDR", sizeof(*memhdr), 0);
319         if (memhdr == NULL)
320                 return -ENOMEM;
321
322         memhdr->mp = mp;
323         memhdr->addr = vaddr;
324         memhdr->iova = iova;
325         memhdr->len = len;
326         memhdr->free_cb = free_cb;
327         memhdr->opaque = opaque;
328
329         if (mp->flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN)
330                 off = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(vaddr, 8) - vaddr;
331         else
332                 off = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(vaddr, RTE_MEMPOOL_ALIGN) - vaddr;
333
334         if (off > len) {
335                 ret = -EINVAL;
336                 goto fail;
337         }
338
339         i = rte_mempool_ops_populate(mp, mp->size - mp->populated_size,
340                 (char *)vaddr + off,
341                 (iova == RTE_BAD_IOVA) ? RTE_BAD_IOVA : (iova + off),
342                 len - off, mempool_add_elem, NULL);
343
344         /* not enough room to store one object */
345         if (i == 0) {
346                 ret = -EINVAL;
347                 goto fail;
348         }
349
350         STAILQ_INSERT_TAIL(&mp->mem_list, memhdr, next);
351         mp->nb_mem_chunks++;
352         return i;
353
354 fail:
355         rte_free(memhdr);
356         return ret;
357 }
358
359 static rte_iova_t
360 get_iova(void *addr)
361 {
362         struct rte_memseg *ms;
363
364         /* try registered memory first */
365         ms = rte_mem_virt2memseg(addr, NULL);
366         if (ms == NULL || ms->iova == RTE_BAD_IOVA)
367                 /* fall back to actual physical address */
368                 return rte_mem_virt2iova(addr);
369         return ms->iova + RTE_PTR_DIFF(addr, ms->addr);
370 }
371
372 /* Populate the mempool with a virtual area. Return the number of
373  * objects added, or a negative value on error.
374  */
375 int
376 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
377         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
378         void *opaque)
379 {
380         rte_iova_t iova;
381         size_t off, phys_len;
382         int ret, cnt = 0;
383
384         if (mp->flags & MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG)
385                 return rte_mempool_populate_iova(mp, addr, RTE_BAD_IOVA,
386                         len, free_cb, opaque);
387
388         for (off = 0; off < len &&
389                      mp->populated_size < mp->size; off += phys_len) {
390
391                 iova = get_iova(addr + off);
392
393                 if (iova == RTE_BAD_IOVA && rte_eal_has_hugepages()) {
394                         ret = -EINVAL;
395                         goto fail;
396                 }
397
398                 /* populate with the largest group of contiguous pages */
399                 for (phys_len = RTE_MIN(
400                         (size_t)(RTE_PTR_ALIGN_CEIL(addr + off + 1, pg_sz) -
401                                 (addr + off)),
402                         len - off);
403                      off + phys_len < len;
404                      phys_len = RTE_MIN(phys_len + pg_sz, len - off)) {
405                         rte_iova_t iova_tmp;
406
407                         iova_tmp = get_iova(addr + off + phys_len);
408
409                         if (iova_tmp == RTE_BAD_IOVA ||
410                                         iova_tmp != iova + phys_len)
411                                 break;
412                 }
413
414                 ret = rte_mempool_populate_iova(mp, addr + off, iova,
415                         phys_len, free_cb, opaque);
416                 if (ret < 0)
417                         goto fail;
418                 /* no need to call the free callback for next chunks */
419                 free_cb = NULL;
420                 cnt += ret;
421         }
422
423         return cnt;
424
425  fail:
426         rte_mempool_free_memchunks(mp);
427         return ret;
428 }
429
430 /* Get the minimal page size used in a mempool before populating it. */
431 int
432 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz)
433 {
434         bool need_iova_contig_obj;
435         bool alloc_in_ext_mem;
436         int ret;
437
438         /* check if we can retrieve a valid socket ID */
439         ret = rte_malloc_heap_socket_is_external(mp->socket_id);
440         if (ret < 0)
441                 return -EINVAL;
442         alloc_in_ext_mem = (ret == 1);
443         need_iova_contig_obj = !(mp->flags & MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG);
444
445         if (!need_iova_contig_obj)
446                 *pg_sz = 0;
447         else if (rte_eal_has_hugepages() || alloc_in_ext_mem)
448                 *pg_sz = get_min_page_size(mp->socket_id);
449         else
450                 *pg_sz = getpagesize();
451
452         return 0;
453 }
454
455 /* Default function to populate the mempool: allocate memory in memzones,
456  * and populate them. Return the number of objects added, or a negative
457  * value on error.
458  */
459 int
460 rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp)
461 {
462         unsigned int mz_flags = RTE_MEMZONE_1GB|RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY;
463         char mz_name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE];
464         const struct rte_memzone *mz;
465         ssize_t mem_size;
466         size_t align, pg_sz, pg_shift = 0;
467         rte_iova_t iova;
468         unsigned mz_id, n;
469         int ret;
470         bool need_iova_contig_obj;
471
472         ret = mempool_ops_alloc_once(mp);
473         if (ret != 0)
474                 return ret;
475
476         /* mempool must not be populated */
477         if (mp->nb_mem_chunks != 0)
478                 return -EEXIST;
479
480         /*
481          * the following section calculates page shift and page size values.
482          *
483          * these values impact the result of calc_mem_size operation, which
484          * returns the amount of memory that should be allocated to store the
485          * desired number of objects. when not zero, it allocates more memory
486          * for the padding between objects, to ensure that an object does not
487          * cross a page boundary. in other words, page size/shift are to be set
488          * to zero if mempool elements won't care about page boundaries.
489          * there are several considerations for page size and page shift here.
490          *
491          * if we don't need our mempools to have physically contiguous objects,
492          * then just set page shift and page size to 0, because the user has
493          * indicated that there's no need to care about anything.
494          *
495          * if we do need contiguous objects (if a mempool driver has its
496          * own calc_size() method returning min_chunk_size = mem_size),
497          * there is also an option to reserve the entire mempool memory
498          * as one contiguous block of memory.
499          *
500          * if we require contiguous objects, but not necessarily the entire
501          * mempool reserved space to be contiguous, pg_sz will be != 0,
502          * and the default ops->populate() will take care of not placing
503          * objects across pages.
504          *
505          * if our IO addresses are physical, we may get memory from bigger
506          * pages, or we might get memory from smaller pages, and how much of it
507          * we require depends on whether we want bigger or smaller pages.
508          * However, requesting each and every memory size is too much work, so
509          * what we'll do instead is walk through the page sizes available, pick
510          * the smallest one and set up page shift to match that one. We will be
511          * wasting some space this way, but it's much nicer than looping around
512          * trying to reserve each and every page size.
513          *
514          * If we fail to get enough contiguous memory, then we'll go and
515          * reserve space in smaller chunks.
516          */
517
518         need_iova_contig_obj = !(mp->flags & MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG);
519         ret = rte_mempool_get_page_size(mp, &pg_sz);
520         if (ret < 0)
521                 return ret;
522
523         if (pg_sz != 0)
524                 pg_shift = rte_bsf32(pg_sz);
525
526         for (mz_id = 0, n = mp->size; n > 0; mz_id++, n -= ret) {
527                 size_t min_chunk_size;
528
529                 mem_size = rte_mempool_ops_calc_mem_size(
530                         mp, n, pg_shift, &min_chunk_size, &align);
531
532                 if (mem_size < 0) {
533                         ret = mem_size;
534                         goto fail;
535                 }
536
537                 ret = snprintf(mz_name, sizeof(mz_name),
538                         RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT "_%d", mp->name, mz_id);
539                 if (ret < 0 || ret >= (int)sizeof(mz_name)) {
540                         ret = -ENAMETOOLONG;
541                         goto fail;
542                 }
543
544                 /* if we're trying to reserve contiguous memory, add appropriate
545                  * memzone flag.
546                  */
547                 if (min_chunk_size == (size_t)mem_size)
548                         mz_flags |= RTE_MEMZONE_IOVA_CONTIG;
549
550                 mz = rte_memzone_reserve_aligned(mz_name, mem_size,
551                                 mp->socket_id, mz_flags, align);
552
553                 /* don't try reserving with 0 size if we were asked to reserve
554                  * IOVA-contiguous memory.
555                  */
556                 if (min_chunk_size < (size_t)mem_size && mz == NULL) {
557                         /* not enough memory, retry with the biggest zone we
558                          * have
559                          */
560                         mz = rte_memzone_reserve_aligned(mz_name, 0,
561                                         mp->socket_id, mz_flags, align);
562                 }
563                 if (mz == NULL) {
564                         ret = -rte_errno;
565                         goto fail;
566                 }
567
568                 if (mz->len < min_chunk_size) {
569                         rte_memzone_free(mz);
570                         ret = -ENOMEM;
571                         goto fail;
572                 }
573
574                 if (need_iova_contig_obj)
575                         iova = mz->iova;
576                 else
577                         iova = RTE_BAD_IOVA;
578
579                 if (pg_sz == 0 || (mz_flags & RTE_MEMZONE_IOVA_CONTIG))
580                         ret = rte_mempool_populate_iova(mp, mz->addr,
581                                 iova, mz->len,
582                                 rte_mempool_memchunk_mz_free,
583                                 (void *)(uintptr_t)mz);
584                 else
585                         ret = rte_mempool_populate_virt(mp, mz->addr,
586                                 mz->len, pg_sz,
587                                 rte_mempool_memchunk_mz_free,
588                                 (void *)(uintptr_t)mz);
589                 if (ret < 0) {
590                         rte_memzone_free(mz);
591                         goto fail;
592                 }
593         }
594
595         return mp->size;
596
597  fail:
598         rte_mempool_free_memchunks(mp);
599         return ret;
600 }
601
602 /* return the memory size required for mempool objects in anonymous mem */
603 static ssize_t
604 get_anon_size(const struct rte_mempool *mp)
605 {
606         ssize_t size;
607         size_t pg_sz, pg_shift;
608         size_t min_chunk_size;
609         size_t align;
610
611         pg_sz = getpagesize();
612         pg_shift = rte_bsf32(pg_sz);
613         size = rte_mempool_ops_calc_mem_size(mp, mp->size, pg_shift,
614                                              &min_chunk_size, &align);
615
616         return size;
617 }
618
619 /* unmap a memory zone mapped by rte_mempool_populate_anon() */
620 static void
621 rte_mempool_memchunk_anon_free(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
622         void *opaque)
623 {
624         ssize_t size;
625
626         /*
627          * Calculate size since memhdr->len has contiguous chunk length
628          * which may be smaller if anon map is split into many contiguous
629          * chunks. Result must be the same as we calculated on populate.
630          */
631         size = get_anon_size(memhdr->mp);
632         if (size < 0)
633                 return;
634
635         munmap(opaque, size);
636 }
637
638 /* populate the mempool with an anonymous mapping */
639 int
640 rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp)
641 {
642         ssize_t size;
643         int ret;
644         char *addr;
645
646         /* mempool is already populated, error */
647         if ((!STAILQ_EMPTY(&mp->mem_list)) || mp->nb_mem_chunks != 0) {
648                 rte_errno = EINVAL;
649                 return 0;
650         }
651
652         ret = mempool_ops_alloc_once(mp);
653         if (ret != 0)
654                 return ret;
655
656         size = get_anon_size(mp);
657         if (size < 0) {
658                 rte_errno = -size;
659                 return 0;
660         }
661
662         /* get chunk of virtually continuous memory */
663         addr = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
664                 MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
665         if (addr == MAP_FAILED) {
666                 rte_errno = errno;
667                 return 0;
668         }
669         /* can't use MMAP_LOCKED, it does not exist on BSD */
670         if (mlock(addr, size) < 0) {
671                 rte_errno = errno;
672                 munmap(addr, size);
673                 return 0;
674         }
675
676         ret = rte_mempool_populate_virt(mp, addr, size, getpagesize(),
677                 rte_mempool_memchunk_anon_free, addr);
678         if (ret == 0)
679                 goto fail;
680
681         return mp->populated_size;
682
683  fail:
684         rte_mempool_free_memchunks(mp);
685         return 0;
686 }
687
688 /* free a mempool */
689 void
690 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp)
691 {
692         struct rte_mempool_list *mempool_list = NULL;
693         struct rte_tailq_entry *te;
694
695         if (mp == NULL)
696                 return;
697
698         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
699         rte_mcfg_tailq_write_lock();
700         /* find out tailq entry */
701         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
702                 if (te->data == (void *)mp)
703                         break;
704         }
705
706         if (te != NULL) {
707                 TAILQ_REMOVE(mempool_list, te, next);
708                 rte_free(te);
709         }
710         rte_mcfg_tailq_write_unlock();
711
712         rte_mempool_free_memchunks(mp);
713         rte_mempool_ops_free(mp);
714         rte_memzone_free(mp->mz);
715 }
716
717 static void
718 mempool_cache_init(struct rte_mempool_cache *cache, uint32_t size)
719 {
720         cache->size = size;
721         cache->flushthresh = CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(size);
722         cache->len = 0;
723 }
724
725 /*
726  * Create and initialize a cache for objects that are retrieved from and
727  * returned to an underlying mempool. This structure is identical to the
728  * local_cache[lcore_id] pointed to by the mempool structure.
729  */
730 struct rte_mempool_cache *
731 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id)
732 {
733         struct rte_mempool_cache *cache;
734
735         if (size == 0 || size > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE) {
736                 rte_errno = EINVAL;
737                 return NULL;
738         }
739
740         cache = rte_zmalloc_socket("MEMPOOL_CACHE", sizeof(*cache),
741                                   RTE_CACHE_LINE_SIZE, socket_id);
742         if (cache == NULL) {
743                 RTE_LOG(ERR, MEMPOOL, "Cannot allocate mempool cache.\n");
744                 rte_errno = ENOMEM;
745                 return NULL;
746         }
747
748         mempool_cache_init(cache, size);
749
750         return cache;
751 }
752
753 /*
754  * Free a cache. It's the responsibility of the user to make sure that any
755  * remaining objects in the cache are flushed to the corresponding
756  * mempool.
757  */
758 void
759 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache)
760 {
761         rte_free(cache);
762 }
763
764 /* create an empty mempool */
765 struct rte_mempool *
766 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
767         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
768         int socket_id, unsigned flags)
769 {
770         char mz_name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE];
771         struct rte_mempool_list *mempool_list;
772         struct rte_mempool *mp = NULL;
773         struct rte_tailq_entry *te = NULL;
774         const struct rte_memzone *mz = NULL;
775         size_t mempool_size;
776         unsigned int mz_flags = RTE_MEMZONE_1GB|RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY;
777         struct rte_mempool_objsz objsz;
778         unsigned lcore_id;
779         int ret;
780
781         /* compilation-time checks */
782         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool) &
783                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
784         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool_cache) &
785                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
786 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
787         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool_debug_stats) &
788                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
789         RTE_BUILD_BUG_ON((offsetof(struct rte_mempool, stats) &
790                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
791 #endif
792
793         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
794
795         /* asked for zero items */
796         if (n == 0) {
797                 rte_errno = EINVAL;
798                 return NULL;
799         }
800
801         /* asked cache too big */
802         if (cache_size > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE ||
803             CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(cache_size) > n) {
804                 rte_errno = EINVAL;
805                 return NULL;
806         }
807
808         /* "no cache align" imply "no spread" */
809         if (flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN)
810                 flags |= MEMPOOL_F_NO_SPREAD;
811
812         /* calculate mempool object sizes. */
813         if (!rte_mempool_calc_obj_size(elt_size, flags, &objsz)) {
814                 rte_errno = EINVAL;
815                 return NULL;
816         }
817
818         rte_mcfg_mempool_write_lock();
819
820         /*
821          * reserve a memory zone for this mempool: private data is
822          * cache-aligned
823          */
824         private_data_size = (private_data_size +
825                              RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK) & (~RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK);
826
827
828         /* try to allocate tailq entry */
829         te = rte_zmalloc("MEMPOOL_TAILQ_ENTRY", sizeof(*te), 0);
830         if (te == NULL) {
831                 RTE_LOG(ERR, MEMPOOL, "Cannot allocate tailq entry!\n");
832                 goto exit_unlock;
833         }
834
835         mempool_size = MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cache_size);
836         mempool_size += private_data_size;
837         mempool_size = RTE_ALIGN_CEIL(mempool_size, RTE_MEMPOOL_ALIGN);
838
839         ret = snprintf(mz_name, sizeof(mz_name), RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT, name);
840         if (ret < 0 || ret >= (int)sizeof(mz_name)) {
841                 rte_errno = ENAMETOOLONG;
842                 goto exit_unlock;
843         }
844
845         mz = rte_memzone_reserve(mz_name, mempool_size, socket_id, mz_flags);
846         if (mz == NULL)
847                 goto exit_unlock;
848
849         /* init the mempool structure */
850         mp = mz->addr;
851         memset(mp, 0, MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cache_size));
852         ret = strlcpy(mp->name, name, sizeof(mp->name));
853         if (ret < 0 || ret >= (int)sizeof(mp->name)) {
854                 rte_errno = ENAMETOOLONG;
855                 goto exit_unlock;
856         }
857         mp->mz = mz;
858         mp->size = n;
859         mp->flags = flags;
860         mp->socket_id = socket_id;
861         mp->elt_size = objsz.elt_size;
862         mp->header_size = objsz.header_size;
863         mp->trailer_size = objsz.trailer_size;
864         /* Size of default caches, zero means disabled. */
865         mp->cache_size = cache_size;
866         mp->private_data_size = private_data_size;
867         STAILQ_INIT(&mp->elt_list);
868         STAILQ_INIT(&mp->mem_list);
869
870         /*
871          * local_cache pointer is set even if cache_size is zero.
872          * The local_cache points to just past the elt_pa[] array.
873          */
874         mp->local_cache = (struct rte_mempool_cache *)
875                 RTE_PTR_ADD(mp, MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, 0));
876
877         /* Init all default caches. */
878         if (cache_size != 0) {
879                 for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++)
880                         mempool_cache_init(&mp->local_cache[lcore_id],
881                                            cache_size);
882         }
883
884         te->data = mp;
885
886         rte_mcfg_tailq_write_lock();
887         TAILQ_INSERT_TAIL(mempool_list, te, next);
888         rte_mcfg_tailq_write_unlock();
889         rte_mcfg_mempool_write_unlock();
890
891         return mp;
892
893 exit_unlock:
894         rte_mcfg_mempool_write_unlock();
895         rte_free(te);
896         rte_mempool_free(mp);
897         return NULL;
898 }
899
900 /* create the mempool */
901 struct rte_mempool *
902 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
903         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
904         rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
905         rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
906         int socket_id, unsigned flags)
907 {
908         int ret;
909         struct rte_mempool *mp;
910
911         mp = rte_mempool_create_empty(name, n, elt_size, cache_size,
912                 private_data_size, socket_id, flags);
913         if (mp == NULL)
914                 return NULL;
915
916         /*
917          * Since we have 4 combinations of the SP/SC/MP/MC examine the flags to
918          * set the correct index into the table of ops structs.
919          */
920         if ((flags & MEMPOOL_F_SP_PUT) && (flags & MEMPOOL_F_SC_GET))
921                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_sp_sc", NULL);
922         else if (flags & MEMPOOL_F_SP_PUT)
923                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_sp_mc", NULL);
924         else if (flags & MEMPOOL_F_SC_GET)
925                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_mp_sc", NULL);
926         else
927                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_mp_mc", NULL);
928
929         if (ret)
930                 goto fail;
931
932         /* call the mempool priv initializer */
933         if (mp_init)
934                 mp_init(mp, mp_init_arg);
935
936         if (rte_mempool_populate_default(mp) < 0)
937                 goto fail;
938
939         /* call the object initializers */
940         if (obj_init)
941                 rte_mempool_obj_iter(mp, obj_init, obj_init_arg);
942
943         return mp;
944
945  fail:
946         rte_mempool_free(mp);
947         return NULL;
948 }
949
950 /* Return the number of entries in the mempool */
951 unsigned int
952 rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp)
953 {
954         unsigned count;
955         unsigned lcore_id;
956
957         count = rte_mempool_ops_get_count(mp);
958
959         if (mp->cache_size == 0)
960                 return count;
961
962         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++)
963                 count += mp->local_cache[lcore_id].len;
964
965         /*
966          * due to race condition (access to len is not locked), the
967          * total can be greater than size... so fix the result
968          */
969         if (count > mp->size)
970                 return mp->size;
971         return count;
972 }
973
974 /* return the number of entries allocated from the mempool */
975 unsigned int
976 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp)
977 {
978         return mp->size - rte_mempool_avail_count(mp);
979 }
980
981 /* dump the cache status */
982 static unsigned
983 rte_mempool_dump_cache(FILE *f, const struct rte_mempool *mp)
984 {
985         unsigned lcore_id;
986         unsigned count = 0;
987         unsigned cache_count;
988
989         fprintf(f, "  internal cache infos:\n");
990         fprintf(f, "    cache_size=%"PRIu32"\n", mp->cache_size);
991
992         if (mp->cache_size == 0)
993                 return count;
994
995         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
996                 cache_count = mp->local_cache[lcore_id].len;
997                 fprintf(f, "    cache_count[%u]=%"PRIu32"\n",
998                         lcore_id, cache_count);
999                 count += cache_count;
1000         }
1001         fprintf(f, "    total_cache_count=%u\n", count);
1002         return count;
1003 }
1004
1005 #ifndef __INTEL_COMPILER
1006 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wcast-qual"
1007 #endif
1008
1009 /* check and update cookies or panic (internal) */
1010 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
1011         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free)
1012 {
1013 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1014         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1015         struct rte_mempool_objtlr *tlr;
1016         uint64_t cookie;
1017         void *tmp;
1018         void *obj;
1019         void **obj_table;
1020
1021         /* Force to drop the "const" attribute. This is done only when
1022          * DEBUG is enabled */
1023         tmp = (void *) obj_table_const;
1024         obj_table = tmp;
1025
1026         while (n--) {
1027                 obj = obj_table[n];
1028
1029                 if (rte_mempool_from_obj(obj) != mp)
1030                         rte_panic("MEMPOOL: object is owned by another "
1031                                   "mempool\n");
1032
1033                 hdr = __mempool_get_header(obj);
1034                 cookie = hdr->cookie;
1035
1036                 if (free == 0) {
1037                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1) {
1038                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1039                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1040                                         obj, (const void *) mp, cookie);
1041                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (put)\n");
1042                         }
1043                         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2;
1044                 } else if (free == 1) {
1045                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2) {
1046                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1047                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1048                                         obj, (const void *) mp, cookie);
1049                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (get)\n");
1050                         }
1051                         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1;
1052                 } else if (free == 2) {
1053                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1 &&
1054                             cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2) {
1055                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1056                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1057                                         obj, (const void *) mp, cookie);
1058                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (audit)\n");
1059                         }
1060                 }
1061                 tlr = __mempool_get_trailer(obj);
1062                 cookie = tlr->cookie;
1063                 if (cookie != RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE) {
1064                         RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1065                                 "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1066                                 obj, (const void *) mp, cookie);
1067                         rte_panic("MEMPOOL: bad trailer cookie\n");
1068                 }
1069         }
1070 #else
1071         RTE_SET_USED(mp);
1072         RTE_SET_USED(obj_table_const);
1073         RTE_SET_USED(n);
1074         RTE_SET_USED(free);
1075 #endif
1076 }
1077
1078 void
1079 rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
1080         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free)
1081 {
1082 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1083         struct rte_mempool_info info;
1084         const size_t total_elt_sz =
1085                 mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size;
1086         unsigned int i, j;
1087
1088         rte_mempool_ops_get_info(mp, &info);
1089
1090         for (i = 0; i < n; ++i) {
1091                 void *first_obj = first_obj_table_const[i];
1092
1093                 for (j = 0; j < info.contig_block_size; ++j) {
1094                         void *obj;
1095
1096                         obj = (void *)((uintptr_t)first_obj + j * total_elt_sz);
1097                         rte_mempool_check_cookies(mp, &obj, 1, free);
1098                 }
1099         }
1100 #else
1101         RTE_SET_USED(mp);
1102         RTE_SET_USED(first_obj_table_const);
1103         RTE_SET_USED(n);
1104         RTE_SET_USED(free);
1105 #endif
1106 }
1107
1108 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1109 static void
1110 mempool_obj_audit(struct rte_mempool *mp, __rte_unused void *opaque,
1111         void *obj, __rte_unused unsigned idx)
1112 {
1113         __mempool_check_cookies(mp, &obj, 1, 2);
1114 }
1115
1116 static void
1117 mempool_audit_cookies(struct rte_mempool *mp)
1118 {
1119         unsigned num;
1120
1121         num = rte_mempool_obj_iter(mp, mempool_obj_audit, NULL);
1122         if (num != mp->size) {
1123                 rte_panic("rte_mempool_obj_iter(mempool=%p, size=%u) "
1124                         "iterated only over %u elements\n",
1125                         mp, mp->size, num);
1126         }
1127 }
1128 #else
1129 #define mempool_audit_cookies(mp) do {} while(0)
1130 #endif
1131
1132 #ifndef __INTEL_COMPILER
1133 #pragma GCC diagnostic error "-Wcast-qual"
1134 #endif
1135
1136 /* check cookies before and after objects */
1137 static void
1138 mempool_audit_cache(const struct rte_mempool *mp)
1139 {
1140         /* check cache size consistency */
1141         unsigned lcore_id;
1142
1143         if (mp->cache_size == 0)
1144                 return;
1145
1146         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
1147                 const struct rte_mempool_cache *cache;
1148                 cache = &mp->local_cache[lcore_id];
1149                 if (cache->len > cache->flushthresh) {
1150                         RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL, "badness on cache[%u]\n",
1151                                 lcore_id);
1152                         rte_panic("MEMPOOL: invalid cache len\n");
1153                 }
1154         }
1155 }
1156
1157 /* check the consistency of mempool (size, cookies, ...) */
1158 void
1159 rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp)
1160 {
1161         mempool_audit_cache(mp);
1162         mempool_audit_cookies(mp);
1163
1164         /* For case where mempool DEBUG is not set, and cache size is 0 */
1165         RTE_SET_USED(mp);
1166 }
1167
1168 /* dump the status of the mempool on the console */
1169 void
1170 rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp)
1171 {
1172 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1173         struct rte_mempool_info info;
1174         struct rte_mempool_debug_stats sum;
1175         unsigned lcore_id;
1176 #endif
1177         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
1178         unsigned common_count;
1179         unsigned cache_count;
1180         size_t mem_len = 0;
1181
1182         RTE_ASSERT(f != NULL);
1183         RTE_ASSERT(mp != NULL);
1184
1185         fprintf(f, "mempool <%s>@%p\n", mp->name, mp);
1186         fprintf(f, "  flags=%x\n", mp->flags);
1187         fprintf(f, "  pool=%p\n", mp->pool_data);
1188         fprintf(f, "  iova=0x%" PRIx64 "\n", mp->mz->iova);
1189         fprintf(f, "  nb_mem_chunks=%u\n", mp->nb_mem_chunks);
1190         fprintf(f, "  size=%"PRIu32"\n", mp->size);
1191         fprintf(f, "  populated_size=%"PRIu32"\n", mp->populated_size);
1192         fprintf(f, "  header_size=%"PRIu32"\n", mp->header_size);
1193         fprintf(f, "  elt_size=%"PRIu32"\n", mp->elt_size);
1194         fprintf(f, "  trailer_size=%"PRIu32"\n", mp->trailer_size);
1195         fprintf(f, "  total_obj_size=%"PRIu32"\n",
1196                mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size);
1197
1198         fprintf(f, "  private_data_size=%"PRIu32"\n", mp->private_data_size);
1199
1200         STAILQ_FOREACH(memhdr, &mp->mem_list, next)
1201                 mem_len += memhdr->len;
1202         if (mem_len != 0) {
1203                 fprintf(f, "  avg bytes/object=%#Lf\n",
1204                         (long double)mem_len / mp->size);
1205         }
1206
1207         cache_count = rte_mempool_dump_cache(f, mp);
1208         common_count = rte_mempool_ops_get_count(mp);
1209         if ((cache_count + common_count) > mp->size)
1210                 common_count = mp->size - cache_count;
1211         fprintf(f, "  common_pool_count=%u\n", common_count);
1212
1213         /* sum and dump statistics */
1214 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1215         rte_mempool_ops_get_info(mp, &info);
1216         memset(&sum, 0, sizeof(sum));
1217         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
1218                 sum.put_bulk += mp->stats[lcore_id].put_bulk;
1219                 sum.put_objs += mp->stats[lcore_id].put_objs;
1220                 sum.get_success_bulk += mp->stats[lcore_id].get_success_bulk;
1221                 sum.get_success_objs += mp->stats[lcore_id].get_success_objs;
1222                 sum.get_fail_bulk += mp->stats[lcore_id].get_fail_bulk;
1223                 sum.get_fail_objs += mp->stats[lcore_id].get_fail_objs;
1224                 sum.get_success_blks += mp->stats[lcore_id].get_success_blks;
1225                 sum.get_fail_blks += mp->stats[lcore_id].get_fail_blks;
1226         }
1227         fprintf(f, "  stats:\n");
1228         fprintf(f, "    put_bulk=%"PRIu64"\n", sum.put_bulk);
1229         fprintf(f, "    put_objs=%"PRIu64"\n", sum.put_objs);
1230         fprintf(f, "    get_success_bulk=%"PRIu64"\n", sum.get_success_bulk);
1231         fprintf(f, "    get_success_objs=%"PRIu64"\n", sum.get_success_objs);
1232         fprintf(f, "    get_fail_bulk=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_bulk);
1233         fprintf(f, "    get_fail_objs=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_objs);
1234         if (info.contig_block_size > 0) {
1235                 fprintf(f, "    get_success_blks=%"PRIu64"\n",
1236                         sum.get_success_blks);
1237                 fprintf(f, "    get_fail_blks=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_blks);
1238         }
1239 #else
1240         fprintf(f, "  no statistics available\n");
1241 #endif
1242
1243         rte_mempool_audit(mp);
1244 }
1245
1246 /* dump the status of all mempools on the console */
1247 void
1248 rte_mempool_list_dump(FILE *f)
1249 {
1250         struct rte_mempool *mp = NULL;
1251         struct rte_tailq_entry *te;
1252         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1253
1254         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1255
1256         rte_mcfg_mempool_read_lock();
1257
1258         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
1259                 mp = (struct rte_mempool *) te->data;
1260                 rte_mempool_dump(f, mp);
1261         }
1262
1263         rte_mcfg_mempool_read_unlock();
1264 }
1265
1266 /* search a mempool from its name */
1267 struct rte_mempool *
1268 rte_mempool_lookup(const char *name)
1269 {
1270         struct rte_mempool *mp = NULL;
1271         struct rte_tailq_entry *te;
1272         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1273
1274         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1275
1276         rte_mcfg_mempool_read_lock();
1277
1278         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
1279                 mp = (struct rte_mempool *) te->data;
1280                 if (strncmp(name, mp->name, RTE_MEMPOOL_NAMESIZE) == 0)
1281                         break;
1282         }
1283
1284         rte_mcfg_mempool_read_unlock();
1285
1286         if (te == NULL) {
1287                 rte_errno = ENOENT;
1288                 return NULL;
1289         }
1290
1291         return mp;
1292 }
1293
1294 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *),
1295                       void *arg)
1296 {
1297         struct rte_tailq_entry *te = NULL;
1298         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1299         void *tmp_te;
1300
1301         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1302
1303         rte_mcfg_mempool_read_lock();
1304
1305         TAILQ_FOREACH_SAFE(te, mempool_list, next, tmp_te) {
1306                 (*func)((struct rte_mempool *) te->data, arg);
1307         }
1308
1309         rte_mcfg_mempool_read_unlock();
1310 }