mempool: distinguish cache and pool debug counters
[dpdk.git] / lib / mempool / rte_mempool.h
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
4  */
5
6 #ifndef _RTE_MEMPOOL_H_
7 #define _RTE_MEMPOOL_H_
8
9 /**
10  * @file
11  * RTE Mempool.
12  *
13  * A memory pool is an allocator of fixed-size object. It is
14  * identified by its name, and uses a ring to store free objects. It
15  * provides some other optional services, like a per-core object
16  * cache, and an alignment helper to ensure that objects are padded
17  * to spread them equally on all RAM channels, ranks, and so on.
18  *
19  * Objects owned by a mempool should never be added in another
20  * mempool. When an object is freed using rte_mempool_put() or
21  * equivalent, the object data is not modified; the user can save some
22  * meta-data in the object data and retrieve them when allocating a
23  * new object.
24  *
25  * Note: the mempool implementation is not preemptible. An lcore must not be
26  * interrupted by another task that uses the same mempool (because it uses a
27  * ring which is not preemptible). Also, usual mempool functions like
28  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() are designed to be called from an EAL
29  * thread due to the internal per-lcore cache. Due to the lack of caching,
30  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() performance will suffer when called
31  * by unregistered non-EAL threads. Instead, unregistered non-EAL threads
32  * should call rte_mempool_generic_get() or rte_mempool_generic_put() with a
33  * user cache created with rte_mempool_cache_create().
34  */
35
36 #include <stdio.h>
37 #include <stdlib.h>
38 #include <stdint.h>
39 #include <errno.h>
40 #include <inttypes.h>
41 #include <sys/queue.h>
42
43 #include <rte_config.h>
44 #include <rte_spinlock.h>
45 #include <rte_log.h>
46 #include <rte_debug.h>
47 #include <rte_lcore.h>
48 #include <rte_memory.h>
49 #include <rte_branch_prediction.h>
50 #include <rte_ring.h>
51 #include <rte_memcpy.h>
52 #include <rte_common.h>
53
54 #include "rte_mempool_trace_fp.h"
55
56 #ifdef __cplusplus
57 extern "C" {
58 #endif
59
60 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1  0xbadbadbadadd2e55ULL /**< Header cookie. */
61 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2  0xf2eef2eedadd2e55ULL /**< Header cookie. */
62 #define RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE  0xadd2e55badbadbadULL /**< Trailer cookie.*/
63
64 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
65 /**
66  * A structure that stores the mempool statistics (per-lcore).
67  * Note: Cache stats (put_cache_bulk/objs, get_cache_bulk/objs) are not
68  * captured since they can be calculated from other stats.
69  * For example: put_cache_objs = put_objs - put_common_pool_objs.
70  */
71 struct rte_mempool_debug_stats {
72         uint64_t put_bulk;             /**< Number of puts. */
73         uint64_t put_objs;             /**< Number of objects successfully put. */
74         uint64_t put_common_pool_bulk; /**< Number of bulks enqueued in common pool. */
75         uint64_t put_common_pool_objs; /**< Number of objects enqueued in common pool. */
76         uint64_t get_common_pool_bulk; /**< Number of bulks dequeued from common pool. */
77         uint64_t get_common_pool_objs; /**< Number of objects dequeued from common pool. */
78         uint64_t get_success_bulk;     /**< Successful allocation number. */
79         uint64_t get_success_objs;     /**< Objects successfully allocated. */
80         uint64_t get_fail_bulk;        /**< Failed allocation number. */
81         uint64_t get_fail_objs;        /**< Objects that failed to be allocated. */
82         uint64_t get_success_blks;     /**< Successful allocation number of contiguous blocks. */
83         uint64_t get_fail_blks;        /**< Failed allocation number of contiguous blocks. */
84 } __rte_cache_aligned;
85 #endif
86
87 /**
88  * A structure that stores a per-core object cache.
89  */
90 struct rte_mempool_cache {
91         uint32_t size;        /**< Size of the cache */
92         uint32_t flushthresh; /**< Threshold before we flush excess elements */
93         uint32_t len;         /**< Current cache count */
94         /*
95          * Cache is allocated to this size to allow it to overflow in certain
96          * cases to avoid needless emptying of cache.
97          */
98         void *objs[RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE * 3]; /**< Cache objects */
99 } __rte_cache_aligned;
100
101 /**
102  * A structure that stores the size of mempool elements.
103  */
104 struct rte_mempool_objsz {
105         uint32_t elt_size;     /**< Size of an element. */
106         uint32_t header_size;  /**< Size of header (before elt). */
107         uint32_t trailer_size; /**< Size of trailer (after elt). */
108         uint32_t total_size;
109         /**< Total size of an object (header + elt + trailer). */
110 };
111
112 /**< Maximum length of a memory pool's name. */
113 #define RTE_MEMPOOL_NAMESIZE (RTE_RING_NAMESIZE - \
114                               sizeof(RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX) + 1)
115 #define RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "MP_"
116
117 /* "MP_<name>" */
118 #define RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT   RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "%s"
119
120 #define MEMPOOL_PG_SHIFT_MAX    (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 1)
121
122 /** Mempool over one chunk of physically continuous memory */
123 #define MEMPOOL_PG_NUM_DEFAULT  1
124
125 #ifndef RTE_MEMPOOL_ALIGN
126 /**
127  * Alignment of elements inside mempool.
128  */
129 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN       RTE_CACHE_LINE_SIZE
130 #endif
131
132 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK  (RTE_MEMPOOL_ALIGN - 1)
133
134 /**
135  * Mempool object header structure
136  *
137  * Each object stored in mempools are prefixed by this header structure,
138  * it allows to retrieve the mempool pointer from the object and to
139  * iterate on all objects attached to a mempool. When debug is enabled,
140  * a cookie is also added in this structure preventing corruptions and
141  * double-frees.
142  */
143 struct rte_mempool_objhdr {
144         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_objhdr) next; /**< Next in list. */
145         struct rte_mempool *mp;          /**< The mempool owning the object. */
146         rte_iova_t iova;                 /**< IO address of the object. */
147 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
148         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
149 #endif
150 };
151
152 /**
153  * A list of object headers type
154  */
155 STAILQ_HEAD(rte_mempool_objhdr_list, rte_mempool_objhdr);
156
157 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
158
159 /**
160  * Mempool object trailer structure
161  *
162  * In debug mode, each object stored in mempools are suffixed by this
163  * trailer structure containing a cookie preventing memory corruptions.
164  */
165 struct rte_mempool_objtlr {
166         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
167 };
168
169 #endif
170
171 /**
172  * A list of memory where objects are stored
173  */
174 STAILQ_HEAD(rte_mempool_memhdr_list, rte_mempool_memhdr);
175
176 /**
177  * Callback used to free a memory chunk
178  */
179 typedef void (rte_mempool_memchunk_free_cb_t)(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
180         void *opaque);
181
182 /**
183  * Mempool objects memory header structure
184  *
185  * The memory chunks where objects are stored. Each chunk is virtually
186  * and physically contiguous.
187  */
188 struct rte_mempool_memhdr {
189         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_memhdr) next; /**< Next in list. */
190         struct rte_mempool *mp;  /**< The mempool owning the chunk */
191         void *addr;              /**< Virtual address of the chunk */
192         rte_iova_t iova;         /**< IO address of the chunk */
193         size_t len;              /**< length of the chunk */
194         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb; /**< Free callback */
195         void *opaque;            /**< Argument passed to the free callback */
196 };
197
198 /**
199  * Additional information about the mempool
200  *
201  * The structure is cache-line aligned to avoid ABI breakages in
202  * a number of cases when something small is added.
203  */
204 struct rte_mempool_info {
205         /** Number of objects in the contiguous block */
206         unsigned int contig_block_size;
207 } __rte_cache_aligned;
208
209 /**
210  * The RTE mempool structure.
211  */
212 struct rte_mempool {
213         /*
214          * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
215          * compatibility requirements, it could be changed to
216          * RTE_MEMPOOL_NAMESIZE next time the ABI changes
217          */
218         char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
219         RTE_STD_C11
220         union {
221                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
222                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
223         };
224         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
225         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
226         unsigned int flags;              /**< Flags of the mempool. */
227         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
228         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
229         uint32_t cache_size;
230         /**< Size of per-lcore default local cache. */
231
232         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
233         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
234         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
235
236         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
237         /**
238          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
239          * structs, which contain callback function pointers.
240          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
241          * to facilitate any secondary processes that may want to use
242          * this mempool.
243          */
244         int32_t ops_index;
245
246         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
247
248         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
249         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
250         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
251         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
252
253 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
254         /** Per-lcore statistics. */
255         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
256 #endif
257 }  __rte_cache_aligned;
258
259 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001
260                 /**< Spreading among memory channels not required. */
261 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002 /**< Do not align objs on cache lines.*/
262 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004 /**< Default put is "single-producer".*/
263 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008 /**< Default get is "single-consumer".*/
264 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010 /**< Internal: pool is created. */
265 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG 0x0020 /**< Don't need IOVA contiguous objs. */
266
267 /**
268  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
269  *
270  * @param mp
271  *   Pointer to the memory pool.
272  * @param name
273  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
274  * @param n
275  *   Number to add to the object-oriented statistics.
276  */
277 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
278 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
279                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
280                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
281                         mp->stats[__lcore_id].name += n;        \
282                 }                                               \
283         } while(0)
284 #else
285 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
286 #endif
287
288 /**
289  * Calculate the size of the mempool header.
290  *
291  * @param mp
292  *   Pointer to the memory pool.
293  * @param cs
294  *   Size of the per-lcore cache.
295  */
296 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
297         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
298         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
299
300 /* return the header of a mempool object (internal) */
301 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
302 {
303         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
304                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
305 }
306
307 /**
308  * Return a pointer to the mempool owning this object.
309  *
310  * @param obj
311  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
312  *   the behavior is undefined.
313  * @return
314  *   A pointer to the mempool structure.
315  */
316 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
317 {
318         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
319         return hdr->mp;
320 }
321
322 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
323 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
324 {
325         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
326         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
327 }
328
329 /**
330  * @internal Check and update cookies or panic.
331  *
332  * @param mp
333  *   Pointer to the memory pool.
334  * @param obj_table_const
335  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
336  * @param n
337  *   Index of object in object table.
338  * @param free
339  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
340  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
341  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
342  */
343 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
344         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
345
346 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
347 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
348         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
349 #else
350 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
351 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
352
353 /**
354  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
355  *
356  * @param mp
357  *   Pointer to the memory pool.
358  * @param first_obj_table_const
359  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
360  *   object blocks).
361  * @param n
362  *   Number of contiguous object blocks.
363  * @param free
364  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
365  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
366  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
367  */
368 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
369         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
370
371 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
372 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
373                                               free) \
374         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
375                                                 free)
376 #else
377 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
378                                               free) \
379         do {} while (0)
380 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
381
382 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
383
384 /**
385  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
386  *
387  * The function should provide the implementation specific memory for
388  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
389  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
390  * it will most likely point to a different type of data structure, and
391  * will be transparent to the application programmer.
392  * This function should set mp->pool_data.
393  */
394 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
395
396 /**
397  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
398  */
399 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
400
401 /**
402  * Enqueue an object into the external pool.
403  */
404 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
405                 void * const *obj_table, unsigned int n);
406
407 /**
408  * Dequeue an object from the external pool.
409  */
410 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
411                 void **obj_table, unsigned int n);
412
413 /**
414  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
415  */
416 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
417                  void **first_obj_table, unsigned int n);
418
419 /**
420  * Return the number of available objects in the external pool.
421  */
422 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
423
424 /**
425  * Calculate memory size required to store given number of objects.
426  *
427  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
428  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
429  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
430  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
431  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
432  *
433  * @param[in] mp
434  *   Pointer to the memory pool.
435  * @param[in] obj_num
436  *   Number of objects.
437  * @param[in] pg_shift
438  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
439  * @param[out] min_chunk_size
440  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
441  *   store memory pool objects.
442  * @param[out] align
443  *   Location for required memory chunk alignment.
444  * @return
445  *   Required memory size.
446  */
447 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
448                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
449                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
450
451 /**
452  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
453  * number of objects.
454  *
455  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
456  *
457  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
458  * object size including header and trailer and number of objects.
459  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
460  * objects without crossing page boundary.
461  *
462  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
463  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
464  * enough to store at least one object.
465  *
466  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
467  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
468  *
469  * @param[in] mp
470  *   A pointer to the mempool structure.
471  * @param[in] obj_num
472  *   Number of objects to be added in mempool.
473  * @param[in] pg_shift
474  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
475  * @param[in] chunk_reserve
476  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
477  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
478  * @param[out] min_chunk_size
479  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
480  *   store memory pool objects.
481  * @param[out] align
482  *   Location for required memory chunk alignment.
483  * @return
484  *   Required memory size.
485  */
486 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
487                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
488                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
489
490 /**
491  * Default way to calculate memory size required to store given number of
492  * objects.
493  *
494  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
495  * 0, min_chunk_size, align).
496  */
497 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
498                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
499                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
500
501 /**
502  * Function to be called for each populated object.
503  *
504  * @param[in] mp
505  *   A pointer to the mempool structure.
506  * @param[in] opaque
507  *   An opaque pointer passed to iterator.
508  * @param[in] vaddr
509  *   Object virtual address.
510  * @param[in] iova
511  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
512  */
513 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
514                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
515
516 /**
517  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
518  *
519  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
520  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
521  *
522  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
523  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
524  * and allocated objects may span two pages.
525  *
526  * @param[in] mp
527  *   A pointer to the mempool structure.
528  * @param[in] max_objs
529  *   Maximum number of objects to be populated.
530  * @param[in] vaddr
531  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
532  * @param[in] iova
533  *   The IO address
534  * @param[in] len
535  *   The length of memory in bytes.
536  * @param[in] obj_cb
537  *   Callback function to be executed for each populated object.
538  * @param[in] obj_cb_arg
539  *   An opaque pointer passed to the callback function.
540  * @return
541  *   The number of objects added on success.
542  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
543  */
544 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
545                 unsigned int max_objs,
546                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
547                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
548
549 /**
550  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
551  */
552 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
553
554 /**
555  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
556  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
557  * crossing page boundaries.
558  *
559  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
560  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
561  * This feature is used by octeontx hardware.
562  *
563  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
564  *
565  * @param[in] mp
566  *   A pointer to the mempool structure.
567  * @param[in] flags
568  *   Logical OR of following flags:
569  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
570  *     multiple of total_elt_sz.
571  * @param[in] max_objs
572  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
573  * @param[in] vaddr
574  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
575  * @param[in] iova
576  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
577  * @param[in] len
578  *   The length of memory in bytes.
579  * @param[in] obj_cb
580  *   Callback function to be executed for each populated object.
581  * @param[in] obj_cb_arg
582  *   An opaque pointer passed to the callback function.
583  * @return
584  *   The number of objects added in mempool.
585  */
586 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
587                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
588                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
589                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
590
591 /**
592  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
593  *
594  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
595  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
596  */
597 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
598                 unsigned int max_objs,
599                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
600                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
601
602 /**
603  * Get some additional information about a mempool.
604  */
605 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
606                 struct rte_mempool_info *info);
607
608
609 /** Structure defining mempool operations structure */
610 struct rte_mempool_ops {
611         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
612         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
613         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
614         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
615         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
616         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
617         /**
618          * Optional callback to calculate memory size required to
619          * store specified number of objects.
620          */
621         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
622         /**
623          * Optional callback to populate mempool objects using
624          * provided memory chunk.
625          */
626         rte_mempool_populate_t populate;
627         /**
628          * Get mempool info
629          */
630         rte_mempool_get_info_t get_info;
631         /**
632          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
633          */
634         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
635 } __rte_cache_aligned;
636
637 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
638
639 /**
640  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
641  * the function pointers for the mempool ops functions.
642  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
643  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
644  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
645  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
646  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
647  */
648 struct rte_mempool_ops_table {
649         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
650         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
651         /**
652          * Storage for all possible ops structs.
653          */
654         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
655 } __rte_cache_aligned;
656
657 /** Array of registered ops structs. */
658 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
659
660 /**
661  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
662  *
663  * @param ops_index
664  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
665  *   index: (0 <= idx < num_ops).
666  * @return
667  *   The pointer to the ops struct in the table.
668  */
669 static inline struct rte_mempool_ops *
670 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
671 {
672         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
673
674         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
675 }
676
677 /**
678  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
679  *
680  * @param mp
681  *   Pointer to the memory pool.
682  * @return
683  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
684  *   - <0: Error; code of alloc function.
685  */
686 int
687 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
688
689 /**
690  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
691  *
692  * @param mp
693  *   Pointer to the memory pool.
694  * @param obj_table
695  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
696  * @param n
697  *   Number of objects to get.
698  * @return
699  *   - 0: Success; got n objects.
700  *   - <0: Error; code of dequeue function.
701  */
702 static inline int
703 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
704                 void **obj_table, unsigned n)
705 {
706         struct rte_mempool_ops *ops;
707         int ret;
708
709         rte_mempool_trace_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
710         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
711         ret = ops->dequeue(mp, obj_table, n);
712         if (ret == 0) {
713                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_bulk, 1);
714                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_common_pool_objs, n);
715         }
716         return ret;
717 }
718
719 /**
720  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
721  *
722  * @param[in] mp
723  *   Pointer to the memory pool.
724  * @param[out] first_obj_table
725  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
726  * @param[in] n
727  *   Number of blocks to get.
728  * @return
729  *   - 0: Success; got n objects.
730  *   - <0: Error; code of dequeue function.
731  */
732 static inline int
733 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
734                 void **first_obj_table, unsigned int n)
735 {
736         struct rte_mempool_ops *ops;
737
738         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
739         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
740         rte_mempool_trace_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
741         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
742 }
743
744 /**
745  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
746  *
747  * @param mp
748  *   Pointer to the memory pool.
749  * @param obj_table
750  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
751  * @param n
752  *   Number of objects to put.
753  * @return
754  *   - 0: Success; n objects supplied.
755  *   - <0: Error; code of enqueue function.
756  */
757 static inline int
758 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
759                 unsigned n)
760 {
761         struct rte_mempool_ops *ops;
762
763         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_bulk, 1);
764         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_common_pool_objs, n);
765         rte_mempool_trace_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
766         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
767         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
768 }
769
770 /**
771  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
772  *
773  * @param mp
774  *   Pointer to the memory pool.
775  * @return
776  *   The number of available objects in the external pool.
777  */
778 unsigned
779 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
780
781 /**
782  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
783  * API to calculate size of memory required to store specified number of
784  * object.
785  *
786  * @param[in] mp
787  *   Pointer to the memory pool.
788  * @param[in] obj_num
789  *   Number of objects.
790  * @param[in] pg_shift
791  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
792  * @param[out] min_chunk_size
793  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
794  *   store memory pool objects.
795  * @param[out] align
796  *   Location for required memory chunk alignment.
797  * @return
798  *   Required memory size aligned at page boundary.
799  */
800 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
801                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
802                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
803
804 /**
805  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
806  *
807  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
808  *
809  * @param[in] mp
810  *   A pointer to the mempool structure.
811  * @param[in] max_objs
812  *   Maximum number of objects to be populated.
813  * @param[in] vaddr
814  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
815  * @param[in] iova
816  *   The IO address
817  * @param[in] len
818  *   The length of memory in bytes.
819  * @param[in] obj_cb
820  *   Callback function to be executed for each populated object.
821  * @param[in] obj_cb_arg
822  *   An opaque pointer passed to the callback function.
823  * @return
824  *   The number of objects added on success.
825  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
826  */
827 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
828                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
829                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
830                              void *obj_cb_arg);
831
832 /**
833  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
834  *
835  * @param[in] mp
836  *   Pointer to the memory pool.
837  * @param[out] info
838  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
839  * @return
840  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
841  *        mempool information
842  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
843  */
844 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
845                          struct rte_mempool_info *info);
846
847 /**
848  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
849  *
850  * @param mp
851  *   Pointer to the memory pool.
852  */
853 void
854 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
855
856 /**
857  * Set the ops of a mempool.
858  *
859  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
860  * a call to rte_mempool_create_empty().
861  *
862  * @param mp
863  *   Pointer to the memory pool.
864  * @param name
865  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
866  * @param pool_config
867  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
868  * @return
869  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
870  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
871  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
872  */
873 int
874 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
875                 void *pool_config);
876
877 /**
878  * Register mempool operations.
879  *
880  * @param ops
881  *   Pointer to an ops structure to register.
882  * @return
883  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
884  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
885  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
886  */
887 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
888
889 /**
890  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
891  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
892  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
893  */
894 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
895         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
896         {                                                       \
897                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
898         }
899
900 /**
901  * An object callback function for mempool.
902  *
903  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
904  */
905 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
906                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
907 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
908
909 /**
910  * A memory callback function for mempool.
911  *
912  * Used by rte_mempool_mem_iter().
913  */
914 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
915                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
916                 unsigned mem_idx);
917
918 /**
919  * A mempool constructor callback function.
920  *
921  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
922  * rte_mempool_create().
923  */
924 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
925
926 /**
927  * Create a new mempool named *name* in memory.
928  *
929  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
930  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
931  *
932  * @param name
933  *   The name of the mempool.
934  * @param n
935  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
936  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
937  *   n = (2^q - 1).
938  * @param elt_size
939  *   The size of each element.
940  * @param cache_size
941  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
942  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
943  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
944  *   RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
945  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
946  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
947  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
948  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
949  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
950  *   avoid losing objects in cache.
951  * @param private_data_size
952  *   The size of the private data appended after the mempool
953  *   structure. This is useful for storing some private data after the
954  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
955  * @param mp_init
956  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
957  *   before object initialization. The user can initialize the private
958  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
959  *   not needed.
960  * @param mp_init_arg
961  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
962  *   constructor function.
963  * @param obj_init
964  *   A function pointer that is called for each object at
965  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
966  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
967  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
968  *   the object pointer and the object number as parameters.
969  * @param obj_init_arg
970  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
971  *   each call to the object constructor function.
972  * @param socket_id
973  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
974  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
975  *   constraint for the reserved zone.
976  * @param flags
977  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
978  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
979  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
980  *     between objects depending on the hardware configuration. See
981  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
982  *     the allocator will just align them to a cache line.
983  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
984  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
985  *     padding will be present between objects. This flag implies
986  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
987  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
988  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
989  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
990  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
991  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
992  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
993  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
994  *     necessarily be contiguous in IO memory.
995  * @return
996  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
997  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
998  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
999  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1000  *    - EINVAL - cache size provided is too large
1001  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1002  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1003  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1004  */
1005 struct rte_mempool *
1006 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1007                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1008                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1009                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1010                    int socket_id, unsigned flags);
1011
1012 /**
1013  * Create an empty mempool
1014  *
1015  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1016  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1017  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1018  * populated, the user may also want to initialize each object with
1019  * rte_mempool_obj_iter().
1020  *
1021  * @param name
1022  *   The name of the mempool.
1023  * @param n
1024  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1025  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1026  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1027  * @param elt_size
1028  *   The size of each element.
1029  * @param cache_size
1030  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1031  * @param private_data_size
1032  *   The size of the private data appended after the mempool
1033  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1034  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1035  * @param socket_id
1036  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1037  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1038  *   constraint for the reserved zone.
1039  * @param flags
1040  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1041  *   rte_mempool_create() for details.
1042  * @return
1043  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1044  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1045  */
1046 struct rte_mempool *
1047 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1048         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1049         int socket_id, unsigned flags);
1050 /**
1051  * Free a mempool
1052  *
1053  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1054  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1055  * other cores as they will be freed.
1056  *
1057  * @param mp
1058  *   A pointer to the mempool structure.
1059  */
1060 void
1061 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1062
1063 /**
1064  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1065  *
1066  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1067  * where objects can be instantiated.
1068  *
1069  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1070  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1071  * and allocated objects may span two pages.
1072  *
1073  * @param mp
1074  *   A pointer to the mempool structure.
1075  * @param vaddr
1076  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1077  * @param iova
1078  *   The IO address
1079  * @param len
1080  *   The length of memory in bytes.
1081  * @param free_cb
1082  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1083  * @param opaque
1084  *   An opaque argument passed to free_cb.
1085  * @return
1086  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1087  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1088  *   mempool the following code is returned:
1089  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1090  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1091  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1092  */
1093 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1094         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1095         void *opaque);
1096
1097 /**
1098  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1099  *
1100  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1101  * be instantiated.
1102  *
1103  * @param mp
1104  *   A pointer to the mempool structure.
1105  * @param addr
1106  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1107  * @param len
1108  *   The length of memory in bytes.
1109  * @param pg_sz
1110  *   The size of memory pages in this virtual area.
1111  * @param free_cb
1112  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1113  * @param opaque
1114  *   An opaque argument passed to free_cb.
1115  * @return
1116  *   The number of objects added on success (strictly positive).
1117  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1118  *   mempool the following code is returned:
1119  *     (0): not enough room in chunk for one object.
1120  *     (-ENOSPC): mempool is already populated.
1121  *     (-ENOMEM): allocation failure.
1122  */
1123 int
1124 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1125         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1126         void *opaque);
1127
1128 /**
1129  * Add memory for objects in the pool at init
1130  *
1131  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1132  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1133  *
1134  * @param mp
1135  *   A pointer to the mempool structure.
1136  * @return
1137  *   The number of objects added on success.
1138  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1139  *   mempool and a negative errno is returned.
1140  */
1141 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1142
1143 /**
1144  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1145  *
1146  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1147  * memory to store the objects of the mempool.
1148  *
1149  * @param mp
1150  *   A pointer to the mempool structure.
1151  * @return
1152  *   The number of objects added on success.
1153  *   On error, 0 is returned, rte_errno is set, and the chunk is not added in
1154  *   the memory list of the mempool.
1155  */
1156 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1157
1158 /**
1159  * Call a function for each mempool element
1160  *
1161  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1162  * callback function on it.
1163  *
1164  * @param mp
1165  *   A pointer to an initialized mempool.
1166  * @param obj_cb
1167  *   A function pointer that is called for each object.
1168  * @param obj_cb_arg
1169  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1170  * @return
1171  *   Number of objects iterated.
1172  */
1173 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1174         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1175
1176 /**
1177  * Call a function for each mempool memory chunk
1178  *
1179  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1180  * the callback function on it.
1181  *
1182  * @param mp
1183  *   A pointer to an initialized mempool.
1184  * @param mem_cb
1185  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1186  * @param mem_cb_arg
1187  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1188  * @return
1189  *   Number of memory chunks iterated.
1190  */
1191 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1192         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1193
1194 /**
1195  * Dump the status of the mempool to a file.
1196  *
1197  * @param f
1198  *   A pointer to a file for output
1199  * @param mp
1200  *   A pointer to the mempool structure.
1201  */
1202 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1203
1204 /**
1205  * Create a user-owned mempool cache.
1206  *
1207  * This can be used by unregistered non-EAL threads to enable caching when they
1208  * interact with a mempool.
1209  *
1210  * @param size
1211  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1212  *   parameter description for more information. The same limits and
1213  *   considerations apply here too.
1214  * @param socket_id
1215  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1216  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1217  */
1218 struct rte_mempool_cache *
1219 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1220
1221 /**
1222  * Free a user-owned mempool cache.
1223  *
1224  * @param cache
1225  *   A pointer to the mempool cache.
1226  */
1227 void
1228 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1229
1230 /**
1231  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1232  *
1233  * @param mp
1234  *   A pointer to the mempool structure.
1235  * @param lcore_id
1236  *   The logical core id.
1237  * @return
1238  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or unregistered non-EAL
1239  *   thread.
1240  */
1241 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1242 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1243 {
1244         if (mp->cache_size == 0)
1245                 return NULL;
1246
1247         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1248                 return NULL;
1249
1250         rte_mempool_trace_default_cache(mp, lcore_id,
1251                 &mp->local_cache[lcore_id]);
1252         return &mp->local_cache[lcore_id];
1253 }
1254
1255 /**
1256  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1257  *
1258  * @param cache
1259  *   A pointer to the mempool cache.
1260  * @param mp
1261  *   A pointer to the mempool.
1262  */
1263 static __rte_always_inline void
1264 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1265                         struct rte_mempool *mp)
1266 {
1267         if (cache == NULL)
1268                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1269         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1270                 return;
1271         rte_mempool_trace_cache_flush(cache, mp);
1272         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1273         cache->len = 0;
1274 }
1275
1276 /**
1277  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1278  * @param mp
1279  *   A pointer to the mempool structure.
1280  * @param obj_table
1281  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1282  * @param n
1283  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1284  *   positive.
1285  * @param cache
1286  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1287  */
1288 static __rte_always_inline void
1289 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1290                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1291 {
1292         void **cache_objs;
1293
1294         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1295         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_bulk, 1);
1296         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put_objs, n);
1297
1298         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1299         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1300                 goto ring_enqueue;
1301
1302         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1303
1304         /*
1305          * The cache follows the following algorithm
1306          *   1. Add the objects to the cache
1307          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1308          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1309          */
1310
1311         /* Add elements back into the cache */
1312         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1313
1314         cache->len += n;
1315
1316         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1317                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1318                                 cache->len - cache->size);
1319                 cache->len = cache->size;
1320         }
1321
1322         return;
1323
1324 ring_enqueue:
1325
1326         /* push remaining objects in ring */
1327 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1328         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1329                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1330 #else
1331         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1332 #endif
1333 }
1334
1335
1336 /**
1337  * Put several objects back in the mempool.
1338  *
1339  * @param mp
1340  *   A pointer to the mempool structure.
1341  * @param obj_table
1342  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1343  * @param n
1344  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1345  * @param cache
1346  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1347  */
1348 static __rte_always_inline void
1349 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1350                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1351 {
1352         rte_mempool_trace_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1353         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1354         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1355 }
1356
1357 /**
1358  * Put several objects back in the mempool.
1359  *
1360  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1361  * version depending on the default behavior that was specified at
1362  * mempool creation time (see flags).
1363  *
1364  * @param mp
1365  *   A pointer to the mempool structure.
1366  * @param obj_table
1367  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1368  * @param n
1369  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1370  */
1371 static __rte_always_inline void
1372 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1373                      unsigned int n)
1374 {
1375         struct rte_mempool_cache *cache;
1376         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1377         rte_mempool_trace_put_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1378         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1379 }
1380
1381 /**
1382  * Put one object back in the mempool.
1383  *
1384  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1385  * version depending on the default behavior that was specified at
1386  * mempool creation time (see flags).
1387  *
1388  * @param mp
1389  *   A pointer to the mempool structure.
1390  * @param obj
1391  *   A pointer to the object to be added.
1392  */
1393 static __rte_always_inline void
1394 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1395 {
1396         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1397 }
1398
1399 /**
1400  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1401  * @param mp
1402  *   A pointer to the mempool structure.
1403  * @param obj_table
1404  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1405  * @param n
1406  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1407  * @param cache
1408  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1409  * @return
1410  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1411  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1412  */
1413 static __rte_always_inline int
1414 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1415                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1416 {
1417         int ret;
1418         uint32_t index, len;
1419         void **cache_objs;
1420
1421         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1422         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1423                 goto ring_dequeue;
1424
1425         cache_objs = cache->objs;
1426
1427         /* Can this be satisfied from the cache? */
1428         if (cache->len < n) {
1429                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1430                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1431
1432                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1433                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1434                         &cache->objs[cache->len], req);
1435                 if (unlikely(ret < 0)) {
1436                         /*
1437                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1438                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1439                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1440                          * buffers.
1441                          */
1442                         goto ring_dequeue;
1443                 }
1444
1445                 cache->len += req;
1446         }
1447
1448         /* Now fill in the response ... */
1449         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1450                 *obj_table = cache_objs[len];
1451
1452         cache->len -= n;
1453
1454         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1455         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1456
1457         return 0;
1458
1459 ring_dequeue:
1460
1461         /* get remaining objects from ring */
1462         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1463
1464         if (ret < 0) {
1465                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1466                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_objs, n);
1467         } else {
1468                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1469                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_objs, n);
1470         }
1471
1472         return ret;
1473 }
1474
1475 /**
1476  * Get several objects from the mempool.
1477  *
1478  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1479  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1480  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1481  * lcores are full.
1482  *
1483  * @param mp
1484  *   A pointer to the mempool structure.
1485  * @param obj_table
1486  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1487  * @param n
1488  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1489  * @param cache
1490  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1491  * @return
1492  *   - 0: Success; objects taken.
1493  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1494  */
1495 static __rte_always_inline int
1496 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1497                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1498 {
1499         int ret;
1500         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1501         if (ret == 0)
1502                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1503         rte_mempool_trace_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1504         return ret;
1505 }
1506
1507 /**
1508  * Get several objects from the mempool.
1509  *
1510  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1511  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1512  * mempool creation time (see flags).
1513  *
1514  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1515  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1516  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1517  * lcores are full.
1518  *
1519  * @param mp
1520  *   A pointer to the mempool structure.
1521  * @param obj_table
1522  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1523  * @param n
1524  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1525  * @return
1526  *   - 0: Success; objects taken
1527  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1528  */
1529 static __rte_always_inline int
1530 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1531 {
1532         struct rte_mempool_cache *cache;
1533         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1534         rte_mempool_trace_get_bulk(mp, obj_table, n, cache);
1535         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1536 }
1537
1538 /**
1539  * Get one object from the mempool.
1540  *
1541  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1542  * version, depending on the default behavior that was specified at
1543  * mempool creation (see flags).
1544  *
1545  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1546  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1547  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1548  * lcores are full.
1549  *
1550  * @param mp
1551  *   A pointer to the mempool structure.
1552  * @param obj_p
1553  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1554  * @return
1555  *   - 0: Success; objects taken.
1556  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1557  */
1558 static __rte_always_inline int
1559 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1560 {
1561         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1562 }
1563
1564 /**
1565  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1566  *
1567  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1568  * as soon as possible.
1569  *
1570  * The application should check that the driver supports the operation
1571  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1572  * is not zero.
1573  *
1574  * @param mp
1575  *   A pointer to the mempool structure.
1576  * @param first_obj_table
1577  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1578  * @param n
1579  *   The number of blocks to get from mempool.
1580  * @return
1581  *   - 0: Success; blocks taken.
1582  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1583  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1584  */
1585 static __rte_always_inline int
1586 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1587                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1588 {
1589         int ret;
1590
1591         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1592         if (ret == 0) {
1593                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_bulk, 1);
1594                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success_blks, n);
1595                 __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table, n,
1596                                                       1);
1597         } else {
1598                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_bulk, 1);
1599                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail_blks, n);
1600         }
1601
1602         rte_mempool_trace_get_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1603         return ret;
1604 }
1605
1606 /**
1607  * Return the number of entries in the mempool.
1608  *
1609  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1610  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1611  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1612  *
1613  * @param mp
1614  *   A pointer to the mempool structure.
1615  * @return
1616  *   The number of entries in the mempool.
1617  */
1618 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1619
1620 /**
1621  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1622  *
1623  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1624  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1625  * debug purposes.
1626  *
1627  * @param mp
1628  *   A pointer to the mempool structure.
1629  * @return
1630  *   The number of free entries in the mempool.
1631  */
1632 unsigned int
1633 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1634
1635 /**
1636  * Test if the mempool is full.
1637  *
1638  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1639  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1640  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1641  *
1642  * @param mp
1643  *   A pointer to the mempool structure.
1644  * @return
1645  *   - 1: The mempool is full.
1646  *   - 0: The mempool is not full.
1647  */
1648 static inline int
1649 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1650 {
1651         return rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size;
1652 }
1653
1654 /**
1655  * Test if the mempool is empty.
1656  *
1657  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1658  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1659  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1660  *
1661  * @param mp
1662  *   A pointer to the mempool structure.
1663  * @return
1664  *   - 1: The mempool is empty.
1665  *   - 0: The mempool is not empty.
1666  */
1667 static inline int
1668 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1669 {
1670         return rte_mempool_avail_count(mp) == 0;
1671 }
1672
1673 /**
1674  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1675  *
1676  * @param elt
1677  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1678  * @return
1679  *   The IO address of the elt element.
1680  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1681  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1682  */
1683 static inline rte_iova_t
1684 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1685 {
1686         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1687         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1688                 sizeof(*hdr));
1689         return hdr->iova;
1690 }
1691
1692 /**
1693  * Check the consistency of mempool objects.
1694  *
1695  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1696  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1697  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1698  *
1699  * @param mp
1700  *   A pointer to the mempool structure.
1701  */
1702 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1703
1704 /**
1705  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1706  *
1707  * @param mp
1708  *   A pointer to the mempool structure.
1709  * @return
1710  *   A pointer to the private data.
1711  */
1712 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1713 {
1714         return (char *)mp +
1715                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1716 }
1717
1718 /**
1719  * Dump the status of all mempools on the console
1720  *
1721  * @param f
1722  *   A pointer to a file for output
1723  */
1724 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1725
1726 /**
1727  * Search a mempool from its name
1728  *
1729  * @param name
1730  *   The name of the mempool.
1731  * @return
1732  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1733  *   NULL on error
1734  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1735  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1736  *
1737  */
1738 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1739
1740 /**
1741  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1742  *
1743  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1744  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1745  *
1746  * @param elt_size
1747  *   The size of each element, without header and trailer.
1748  * @param flags
1749  *   The flags used for the mempool creation.
1750  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1751  *   The size of each element.
1752  * @param sz
1753  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1754  * @return
1755  *   Total size of the mempool object.
1756  */
1757 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1758         struct rte_mempool_objsz *sz);
1759
1760 /**
1761  * Walk list of all memory pools
1762  *
1763  * @param func
1764  *   Iterator function
1765  * @param arg
1766  *   Argument passed to iterator
1767  */
1768 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1769                       void *arg);
1770
1771 /**
1772  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1773  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1774  */
1775 int
1776 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1777
1778 #ifdef __cplusplus
1779 }
1780 #endif
1781
1782 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */