common/mlx5: introduce common library
[dpdk.git] / drivers / net / mlx5 / mlx5_mr.c
index 6d7653d..b1cd9f7 100644 (file)
 #pragma GCC diagnostic error "-Wpedantic"
 #endif
 
+#include <rte_eal_memconfig.h>
 #include <rte_mempool.h>
 #include <rte_malloc.h>
 #include <rte_rwlock.h>
+#include <rte_bus_pci.h>
+
+#include <mlx5_glue.h>
 
 #include "mlx5.h"
 #include "mlx5_mr.h"
 #include "mlx5_rxtx.h"
-#include "mlx5_glue.h"
 
 struct mr_find_contig_memsegs_data {
        uintptr_t addr;
@@ -35,7 +38,7 @@ struct mr_update_mp_data {
 
 /**
  * Expand B-tree table to a given size. Can't be called with holding
- * memory_hotplug_lock or priv->mr.rwlock due to rte_realloc().
+ * memory_hotplug_lock or sh->mr.rwlock due to rte_realloc().
  *
  * @param bt
  *   Pointer to B-tree structure.
@@ -326,7 +329,7 @@ mr_find_next_chunk(struct mlx5_mr *mr, struct mlx5_mr_cache *entry,
  * mlx5_mr_create() on miss.
  *
  * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
  * @param mr
  *   Pointer to MR to insert.
  *
@@ -334,13 +337,12 @@ mr_find_next_chunk(struct mlx5_mr *mr, struct mlx5_mr_cache *entry,
  *   0 on success, -1 on failure.
  */
 static int
-mr_insert_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr *mr)
+mr_insert_dev_cache(struct mlx5_ibv_shared *sh, struct mlx5_mr *mr)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        unsigned int n;
 
-       DRV_LOG(DEBUG, "port %u inserting MR(%p) to global cache",
-               dev->data->port_id, (void *)mr);
+       DRV_LOG(DEBUG, "device %s inserting MR(%p) to global cache",
+               sh->ibdev_name, (void *)mr);
        for (n = 0; n < mr->ms_bmp_n; ) {
                struct mlx5_mr_cache entry;
 
@@ -349,7 +351,7 @@ mr_insert_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr *mr)
                n = mr_find_next_chunk(mr, &entry, n);
                if (!entry.end)
                        break;
-               if (mr_btree_insert(&priv->mr.cache, &entry) < 0) {
+               if (mr_btree_insert(&sh->mr.cache, &entry) < 0) {
                        /*
                         * Overflowed, but the global table cannot be expanded
                         * because of deadlock.
@@ -363,8 +365,8 @@ mr_insert_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr *mr)
 /**
  * Look up address in the original global MR list.
  *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param sh
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
  * @param[out] entry
  *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
  * @param addr
@@ -374,14 +376,13 @@ mr_insert_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr *mr)
  *   Found MR on match, NULL otherwise.
  */
 static struct mlx5_mr *
-mr_lookup_dev_list(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+mr_lookup_dev_list(struct mlx5_ibv_shared *sh, struct mlx5_mr_cache *entry,
                   uintptr_t addr)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        struct mlx5_mr *mr;
 
        /* Iterate all the existing MRs. */
-       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr) {
+       LIST_FOREACH(mr, &sh->mr.mr_list, mr) {
                unsigned int n;
 
                if (mr->ms_n == 0)
@@ -405,7 +406,7 @@ mr_lookup_dev_list(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
  * Look up address on device.
  *
  * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
  * @param[out] entry
  *   Pointer to returning MR cache entry. If no match, this will not be updated.
  * @param addr
@@ -415,10 +416,9 @@ mr_lookup_dev_list(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
  */
 static uint32_t
-mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+mr_lookup_dev(struct mlx5_ibv_shared *sh, struct mlx5_mr_cache *entry,
              uintptr_t addr)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        uint16_t idx;
        uint32_t lkey = UINT32_MAX;
        struct mlx5_mr *mr;
@@ -429,13 +429,13 @@ mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
         * has to be searched by traversing the original MR list instead, which
         * is very slow path. Otherwise, the global cache is all inclusive.
         */
-       if (!unlikely(priv->mr.cache.overflow)) {
-               lkey = mr_btree_lookup(&priv->mr.cache, &idx, addr);
+       if (!unlikely(sh->mr.cache.overflow)) {
+               lkey = mr_btree_lookup(&sh->mr.cache, &idx, addr);
                if (lkey != UINT32_MAX)
-                       *entry = (*priv->mr.cache.table)[idx];
+                       *entry = (*sh->mr.cache.table)[idx];
        } else {
                /* Falling back to the slowest path. */
-               mr = mr_lookup_dev_list(dev, entry, addr);
+               mr = mr_lookup_dev_list(sh, entry, addr);
                if (mr != NULL)
                        lkey = entry->lkey;
        }
@@ -465,15 +465,14 @@ mr_free(struct mlx5_mr *mr)
 }
 
 /**
- * Releass resources of detached MR having no online entry.
+ * Release resources of detached MR having no online entry.
  *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param sh
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
  */
 static void
-mlx5_mr_garbage_collect(struct rte_eth_dev *dev)
+mlx5_mr_garbage_collect(struct mlx5_ibv_shared *sh)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        struct mlx5_mr *mr_next;
        struct mlx5_mr_list free_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(free_list);
 
@@ -483,11 +482,11 @@ mlx5_mr_garbage_collect(struct rte_eth_dev *dev)
         * MR can't be freed with holding the lock because rte_free() could call
         * memory free callback function. This will be a deadlock situation.
         */
-       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
        /* Detach the whole free list and release it after unlocking. */
-       free_list = priv->mr.mr_free_list;
-       LIST_INIT(&priv->mr.mr_free_list);
-       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       free_list = sh->mr.mr_free_list;
+       LIST_INIT(&sh->mr.mr_free_list);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
        /* Release resources. */
        mr_next = LIST_FIRST(&free_list);
        while (mr_next != NULL) {
@@ -515,8 +514,11 @@ mr_find_contig_memsegs_cb(const struct rte_memseg_list *msl,
 }
 
 /**
- * Create a new global Memroy Region (MR) for a missing virtual address.
- * Register entire virtually contiguous memory chunk around the address.
+ * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
+ * This API should be called on a secondary process, then a request is sent to
+ * the primary process in order to create a MR for the address. As the global MR
+ * list is on the shared memory, following LKey lookup should succeed unless the
+ * request fails.
  *
  * @param dev
  *   Pointer to Ethernet device.
@@ -530,11 +532,56 @@ mr_find_contig_memsegs_cb(const struct rte_memseg_list *msl,
  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
  */
 static uint32_t
-mlx5_mr_create(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
-              uintptr_t addr)
+mlx5_mr_create_secondary(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+                        uintptr_t addr)
+{
+       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
+       int ret;
+
+       DEBUG("port %u requesting MR creation for address (%p)",
+             dev->data->port_id, (void *)addr);
+       ret = mlx5_mp_req_mr_create(dev, addr);
+       if (ret) {
+               DEBUG("port %u fail to request MR creation for address (%p)",
+                     dev->data->port_id, (void *)addr);
+               return UINT32_MAX;
+       }
+       rte_rwlock_read_lock(&priv->sh->mr.rwlock);
+       /* Fill in output data. */
+       mr_lookup_dev(priv->sh, entry, addr);
+       /* Lookup can't fail. */
+       assert(entry->lkey != UINT32_MAX);
+       rte_rwlock_read_unlock(&priv->sh->mr.rwlock);
+       DEBUG("port %u MR CREATED by primary process for %p:\n"
+             "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "), lkey=0x%x",
+             dev->data->port_id, (void *)addr,
+             entry->start, entry->end, entry->lkey);
+       return entry->lkey;
+}
+
+/**
+ * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
+ * Register entire virtually contiguous memory chunk around the address.
+ * This must be called from the primary process.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Target virtual address to register.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
+ */
+uint32_t
+mlx5_mr_create_primary(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+                      uintptr_t addr)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
-       struct rte_mem_config *mcfg = rte_eal_get_configuration()->mem_config;
+       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_ibv_shared *sh = priv->sh;
+       struct mlx5_dev_config *config = &priv->config;
        const struct rte_memseg_list *msl;
        const struct rte_memseg *ms;
        struct mlx5_mr *mr = NULL;
@@ -551,32 +598,33 @@ mlx5_mr_create(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
 
        DRV_LOG(DEBUG, "port %u creating a MR using address (%p)",
                dev->data->port_id, (void *)addr);
-       if (rte_eal_process_type() != RTE_PROC_PRIMARY) {
-               DRV_LOG(WARNING,
-                       "port %u using address (%p) of unregistered mempool"
-                       " in secondary process, please create mempool"
-                       " before rte_eth_dev_start()",
-                       dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_errno = EPERM;
-               goto err_nolock;
-       }
        /*
         * Release detached MRs if any. This can't be called with holding either
-        * memory_hotplug_lock or priv->mr.rwlock. MRs on the free list have
+        * memory_hotplug_lock or sh->mr.rwlock. MRs on the free list have
         * been detached by the memory free event but it couldn't be released
         * inside the callback due to deadlock. As a result, releasing resources
         * is quite opportunistic.
         */
-       mlx5_mr_garbage_collect(dev);
+       mlx5_mr_garbage_collect(sh);
        /*
-        * Find out a contiguous virtual address chunk in use, to which the
-        * given address belongs, in order to register maximum range. In the
-        * best case where mempools are not dynamically recreated and
+        * If enabled, find out a contiguous virtual address chunk in use, to
+        * which the given address belongs, in order to register maximum range.
+        * In the best case where mempools are not dynamically recreated and
         * '--socket-mem' is specified as an EAL option, it is very likely to
         * have only one MR(LKey) per a socket and per a hugepage-size even
-        * though the system memory is highly fragmented.
+        * though the system memory is highly fragmented. As the whole memory
+        * chunk will be pinned by kernel, it can't be reused unless entire
+        * chunk is freed from EAL.
+        *
+        * If disabled, just register one memseg (page). Then, memory
+        * consumption will be minimized but it may drop performance if there
+        * are many MRs to lookup on the datapath.
         */
-       if (!rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data)) {
+       if (!config->mr_ext_memseg_en) {
+               data.msl = rte_mem_virt2memseg_list((void *)addr);
+               data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, data.msl->page_sz);
+               data.end = data.start + data.msl->page_sz;
+       } else if (!rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data)) {
                DRV_LOG(WARNING,
                        "port %u unable to find virtually contiguous"
                        " chunk for address (%p)."
@@ -623,7 +671,7 @@ alloc_resources:
        bmp_mem = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(mr + 1, RTE_CACHE_LINE_SIZE);
        mr->ms_bmp = rte_bitmap_init(ms_n, bmp_mem, bmp_size);
        if (mr->ms_bmp == NULL) {
-               DEBUG("port %u unable to initialize bitamp for a new MR of"
+               DEBUG("port %u unable to initialize bitmap for a new MR of"
                      " address (%p).",
                      dev->data->port_id, (void *)addr);
                rte_errno = EINVAL;
@@ -637,7 +685,7 @@ alloc_resources:
         * just single page. If not, go on with the big chunk atomically from
         * here.
         */
-       rte_rwlock_read_lock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+       rte_mcfg_mem_read_lock();
        data_re = data;
        if (len > msl->page_sz &&
            !rte_memseg_contig_walk(mr_find_contig_memsegs_cb, &data_re)) {
@@ -655,27 +703,27 @@ alloc_resources:
                 */
                data.start = RTE_ALIGN_FLOOR(addr, msl->page_sz);
                data.end = data.start + msl->page_sz;
-               rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+               rte_mcfg_mem_read_unlock();
                mr_free(mr);
                goto alloc_resources;
        }
        assert(data.msl == data_re.msl);
-       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
        /*
         * Check the address is really missing. If other thread already created
         * one or it is not found due to overflow, abort and return.
         */
-       if (mr_lookup_dev(dev, entry, addr) != UINT32_MAX) {
+       if (mr_lookup_dev(sh, entry, addr) != UINT32_MAX) {
                /*
                 * Insert to the global cache table. It may fail due to
                 * low-on-memory. Then, this entry will have to be searched
                 * here again.
                 */
-               mr_btree_insert(&priv->mr.cache, entry);
+               mr_btree_insert(&sh->mr.cache, entry);
                DEBUG("port %u found MR for %p on final lookup, abort",
                      dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
-               rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+               rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
+               rte_mcfg_mem_read_unlock();
                /*
                 * Must be unlocked before calling rte_free() because
                 * mlx5_mr_mem_event_free_cb() can be called inside.
@@ -695,7 +743,7 @@ alloc_resources:
                memset(&ret, 0, sizeof(ret));
                start = data_re.start + n * msl->page_sz;
                /* Exclude memsegs already registered by other MRs. */
-               if (mr_lookup_dev(dev, &ret, start) == UINT32_MAX) {
+               if (mr_lookup_dev(sh, &ret, start) == UINT32_MAX) {
                        /*
                         * Start from the first unregistered memseg in the
                         * extended range.
@@ -719,7 +767,7 @@ alloc_resources:
         * mlx5_alloc_buf_extern() which eventually calls rte_malloc_socket()
         * through mlx5_alloc_verbs_buf().
         */
-       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(priv->pd, (void *)data.start, len,
+       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(sh->pd, (void *)data.start, len,
                                       IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
        if (mr->ibv_mr == NULL) {
                DEBUG("port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
@@ -729,7 +777,7 @@ alloc_resources:
        }
        assert((uintptr_t)mr->ibv_mr->addr == data.start);
        assert(mr->ibv_mr->length == len);
-       LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_list, mr, mr);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_list, mr, mr);
        DEBUG("port %u MR CREATED (%p) for %p:\n"
              "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
              " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
@@ -737,18 +785,18 @@ alloc_resources:
              data.start, data.end, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
              mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
        /* Insert to the global cache table. */
-       mr_insert_dev_cache(dev, mr);
+       mr_insert_dev_cache(sh, mr);
        /* Fill in output data. */
-       mr_lookup_dev(dev, entry, addr);
+       mr_lookup_dev(sh, entry, addr);
        /* Lookup can't fail. */
        assert(entry->lkey != UINT32_MAX);
-       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
-       rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
+       rte_mcfg_mem_read_unlock();
        return entry->lkey;
 err_mrlock:
-       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
 err_memlock:
-       rte_rwlock_read_unlock(&mcfg->memory_hotplug_lock);
+       rte_mcfg_mem_read_unlock();
 err_nolock:
        /*
         * In case of error, as this can be called in a datapath, a warning
@@ -761,24 +809,57 @@ err_nolock:
 }
 
 /**
- * Rebuild the global B-tree cache of device from the original MR list.
+ * Create a new global Memory Region (MR) for a missing virtual address.
+ * This can be called from primary and secondary process.
  *
  * @param dev
  *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param[out] entry
+ *   Pointer to returning MR cache entry, found in the global cache or newly
+ *   created. If failed to create one, this will not be updated.
+ * @param addr
+ *   Target virtual address to register.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on failure and rte_errno is set.
+ */
+static uint32_t
+mlx5_mr_create(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_cache *entry,
+              uintptr_t addr)
+{
+       uint32_t ret = 0;
+
+       switch (rte_eal_process_type()) {
+       case RTE_PROC_PRIMARY:
+               ret = mlx5_mr_create_primary(dev, entry, addr);
+               break;
+       case RTE_PROC_SECONDARY:
+               ret = mlx5_mr_create_secondary(dev, entry, addr);
+               break;
+       default:
+               break;
+       }
+       return ret;
+}
+
+/**
+ * Rebuild the global B-tree cache of device from the original MR list.
+ *
+ * @param sh
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
  */
 static void
-mr_rebuild_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev)
+mr_rebuild_dev_cache(struct mlx5_ibv_shared *sh)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        struct mlx5_mr *mr;
 
-       DRV_LOG(DEBUG, "port %u rebuild dev cache[]", dev->data->port_id);
+       DRV_LOG(DEBUG, "device %s rebuild dev cache[]", sh->ibdev_name);
        /* Flush cache to rebuild. */
-       priv->mr.cache.len = 1;
-       priv->mr.cache.overflow = 0;
+       sh->mr.cache.len = 1;
+       sh->mr.cache.overflow = 0;
        /* Iterate all the existing MRs. */
-       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr)
-               if (mr_insert_dev_cache(dev, mr) < 0)
+       LIST_FOREACH(mr, &sh->mr.mr_list, mr)
+               if (mr_insert_dev_cache(sh, mr) < 0)
                        return;
 }
 
@@ -793,31 +874,31 @@ mr_rebuild_dev_cache(struct rte_eth_dev *dev)
  * The global cache must be rebuilt if there's any change and this event has to
  * be propagated to dataplane threads to flush the local caches.
  *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param sh
+ *   Pointer to the Ethernet device shared context.
  * @param addr
  *   Address of freed memory.
  * @param len
  *   Size of freed memory.
  */
 static void
-mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct rte_eth_dev *dev, const void *addr, size_t len)
+mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct mlx5_ibv_shared *sh,
+                         const void *addr, size_t len)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        const struct rte_memseg_list *msl;
        struct mlx5_mr *mr;
        int ms_n;
        int i;
        int rebuild = 0;
 
-       DEBUG("port %u free callback: addr=%p, len=%zu",
-             dev->data->port_id, addr, len);
+       DEBUG("device %s free callback: addr=%p, len=%zu",
+             sh->ibdev_name, addr, len);
        msl = rte_mem_virt2memseg_list(addr);
        /* addr and len must be page-aligned. */
        assert((uintptr_t)addr == RTE_ALIGN((uintptr_t)addr, msl->page_sz));
        assert(len == RTE_ALIGN(len, msl->page_sz));
        ms_n = len / msl->page_sz;
-       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
        /* Clear bits of freed memsegs from MR. */
        for (i = 0; i < ms_n; ++i) {
                const struct rte_memseg *ms;
@@ -828,7 +909,7 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct rte_eth_dev *dev, const void *addr, size_t len)
 
                /* Find MR having this memseg. */
                start = (uintptr_t)addr + i * msl->page_sz;
-               mr = mr_lookup_dev_list(dev, &entry, start);
+               mr = mr_lookup_dev_list(sh, &entry, start);
                if (mr == NULL)
                        continue;
                assert(mr->msl); /* Can't be external memory. */
@@ -839,14 +920,14 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct rte_eth_dev *dev, const void *addr, size_t len)
                pos = ms_idx - mr->ms_base_idx;
                assert(rte_bitmap_get(mr->ms_bmp, pos));
                assert(pos < mr->ms_bmp_n);
-               DEBUG("port %u MR(%p): clear bitmap[%u] for addr %p",
-                     dev->data->port_id, (void *)mr, pos, (void *)start);
+               DEBUG("device %s MR(%p): clear bitmap[%u] for addr %p",
+                     sh->ibdev_name, (void *)mr, pos, (void *)start);
                rte_bitmap_clear(mr->ms_bmp, pos);
                if (--mr->ms_n == 0) {
                        LIST_REMOVE(mr, mr);
-                       LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_free_list, mr, mr);
-                       DEBUG("port %u remove MR(%p) from list",
-                             dev->data->port_id, (void *)mr);
+                       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_free_list, mr, mr);
+                       DEBUG("device %s remove MR(%p) from list",
+                             sh->ibdev_name, (void *)mr);
                }
                /*
                 * MR is fragmented or will be freed. the global cache must be
@@ -855,7 +936,7 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct rte_eth_dev *dev, const void *addr, size_t len)
                rebuild = 1;
        }
        if (rebuild) {
-               mr_rebuild_dev_cache(dev);
+               mr_rebuild_dev_cache(sh);
                /*
                 * Flush local caches by propagating invalidation across cores.
                 * rte_smp_wmb() is enough to synchronize this event. If one of
@@ -865,12 +946,12 @@ mlx5_mr_mem_event_free_cb(struct rte_eth_dev *dev, const void *addr, size_t len)
                 * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
                 * before the core sees the newly allocated memory.
                 */
-               ++priv->mr.dev_gen;
+               ++sh->mr.dev_gen;
                DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d",
-                     priv->mr.dev_gen);
+                     sh->mr.dev_gen);
                rte_smp_wmb();
        }
-       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
 }
 
 /**
@@ -888,15 +969,17 @@ void
 mlx5_mr_mem_event_cb(enum rte_mem_event event_type, const void *addr,
                     size_t len, void *arg __rte_unused)
 {
-       struct priv *priv;
+       struct mlx5_ibv_shared *sh;
        struct mlx5_dev_list *dev_list = &mlx5_shared_data->mem_event_cb_list;
 
+       /* Must be called from the primary process. */
+       assert(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
        switch (event_type) {
        case RTE_MEM_EVENT_FREE:
                rte_rwlock_write_lock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
                /* Iterate all the existing mlx5 devices. */
-               LIST_FOREACH(priv, dev_list, mem_event_cb)
-                       mlx5_mr_mem_event_free_cb(ETH_DEV(priv), addr, len);
+               LIST_FOREACH(sh, dev_list, mem_event_cb)
+                       mlx5_mr_mem_event_free_cb(sh, addr, len);
                rte_rwlock_write_unlock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
                break;
        case RTE_MEM_EVENT_ALLOC:
@@ -926,7 +1009,8 @@ static uint32_t
 mlx5_mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
                   struct mlx5_mr_cache *entry, uintptr_t addr)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_ibv_shared *sh = priv->sh;
        struct mlx5_mr_btree *bt = &mr_ctrl->cache_bh;
        uint16_t idx;
        uint32_t lkey;
@@ -935,12 +1019,12 @@ mlx5_mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
        if (unlikely(bt->len == bt->size))
                mr_btree_expand(bt, bt->size << 1);
        /* Look up in the global cache. */
-       rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
-       lkey = mr_btree_lookup(&priv->mr.cache, &idx, addr);
+       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
+       lkey = mr_btree_lookup(&sh->mr.cache, &idx, addr);
        if (lkey != UINT32_MAX) {
                /* Found. */
-               *entry = (*priv->mr.cache.table)[idx];
-               rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
+               *entry = (*sh->mr.cache.table)[idx];
+               rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
                /*
                 * Update local cache. Even if it fails, return the found entry
                 * to update top-half cache. Next time, this entry will be found
@@ -949,7 +1033,7 @@ mlx5_mr_lookup_dev(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
                mr_btree_insert(bt, entry);
                return lkey;
        }
-       rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
        /* First time to see the address? Create a new MR. */
        lkey = mlx5_mr_create(dev, entry, addr);
        /*
@@ -1026,11 +1110,8 @@ mlx5_rx_addr2mr_bh(struct mlx5_rxq_data *rxq, uintptr_t addr)
        struct mlx5_rxq_ctrl *rxq_ctrl =
                container_of(rxq, struct mlx5_rxq_ctrl, rxq);
        struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &rxq->mr_ctrl;
-       struct priv *priv = rxq_ctrl->priv;
+       struct mlx5_priv *priv = rxq_ctrl->priv;
 
-       DRV_LOG(DEBUG,
-               "Rx queue %u: miss on top-half, mru=%u, head=%u, addr=%p",
-               rxq_ctrl->idx, mr_ctrl->mru, mr_ctrl->head, (void *)addr);
        return mlx5_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
 }
 
@@ -1045,20 +1126,43 @@ mlx5_rx_addr2mr_bh(struct mlx5_rxq_data *rxq, uintptr_t addr)
  * @return
  *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
  */
-uint32_t
+static uint32_t
 mlx5_tx_addr2mr_bh(struct mlx5_txq_data *txq, uintptr_t addr)
 {
        struct mlx5_txq_ctrl *txq_ctrl =
                container_of(txq, struct mlx5_txq_ctrl, txq);
        struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
-       struct priv *priv = txq_ctrl->priv;
+       struct mlx5_priv *priv = txq_ctrl->priv;
 
-       DRV_LOG(DEBUG,
-               "Tx queue %u: miss on top-half, mru=%u, head=%u, addr=%p",
-               txq_ctrl->idx, mr_ctrl->mru, mr_ctrl->head, (void *)addr);
        return mlx5_mr_addr2mr_bh(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, addr);
 }
 
+/**
+ * Bottom-half of LKey search on Tx. If it can't be searched in the memseg
+ * list, register the mempool of the mbuf as externally allocated memory.
+ *
+ * @param txq
+ *   Pointer to Tx queue structure.
+ * @param mb
+ *   Pointer to mbuf.
+ *
+ * @return
+ *   Searched LKey on success, UINT32_MAX on no match.
+ */
+uint32_t
+mlx5_tx_mb2mr_bh(struct mlx5_txq_data *txq, struct rte_mbuf *mb)
+{
+       uintptr_t addr = (uintptr_t)mb->buf_addr;
+       uint32_t lkey;
+
+       lkey = mlx5_tx_addr2mr_bh(txq, addr);
+       if (lkey == UINT32_MAX && rte_errno == ENXIO) {
+               /* Mempool may have externally allocated memory. */
+               return mlx5_tx_update_ext_mp(txq, addr, mlx5_mb2mp(mb));
+       }
+       return lkey;
+}
+
 /**
  * Flush all of the local cache entries.
  *
@@ -1082,6 +1186,58 @@ mlx5_mr_flush_local_cache(struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl)
                (void *)mr_ctrl, mr_ctrl->cur_gen);
 }
 
+/**
+ * Creates a memory region for external memory, that is memory which is not
+ * part of the DPDK memory segments.
+ *
+ * @param dev
+ *   Pointer to the ethernet device.
+ * @param addr
+ *   Starting virtual address of memory.
+ * @param len
+ *   Length of memory segment being mapped.
+ * @param socked_id
+ *   Socket to allocate heap memory for the control structures.
+ *
+ * @return
+ *   Pointer to MR structure on success, NULL otherwise.
+ */
+static struct mlx5_mr *
+mlx5_create_mr_ext(struct rte_eth_dev *dev, uintptr_t addr, size_t len,
+                  int socket_id)
+{
+       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_mr *mr = NULL;
+
+       mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
+                               RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
+                                              RTE_CACHE_LINE_SIZE),
+                               RTE_CACHE_LINE_SIZE, socket_id);
+       if (mr == NULL)
+               return NULL;
+       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(priv->sh->pd, (void *)addr, len,
+                                      IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
+       if (mr->ibv_mr == NULL) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
+                       dev->data->port_id, (void *)addr);
+               rte_free(mr);
+               return NULL;
+       }
+       mr->msl = NULL; /* Mark it is external memory. */
+       mr->ms_bmp = NULL;
+       mr->ms_n = 1;
+       mr->ms_bmp_n = 1;
+       DRV_LOG(DEBUG,
+               "port %u MR CREATED (%p) for external memory %p:\n"
+               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
+               " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
+               dev->data->port_id, (void *)mr, (void *)addr,
+               addr, addr + len, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
+               mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
+       return mr;
+}
+
 /**
  * Called during rte_mempool_mem_iter() by mlx5_mr_update_ext_mp().
  *
@@ -1102,7 +1258,8 @@ mlx5_mr_update_ext_mp_cb(struct rte_mempool *mp, void *opaque,
 {
        struct mr_update_mp_data *data = opaque;
        struct rte_eth_dev *dev = data->dev;
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_priv *priv = dev->data->dev_private;
+       struct mlx5_ibv_shared *sh = priv->sh;
        struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = data->mr_ctrl;
        struct mlx5_mr *mr = NULL;
        uintptr_t addr = (uintptr_t)memhdr->addr;
@@ -1110,56 +1267,168 @@ mlx5_mr_update_ext_mp_cb(struct rte_mempool *mp, void *opaque,
        struct mlx5_mr_cache entry;
        uint32_t lkey;
 
+       assert(rte_eal_process_type() == RTE_PROC_PRIMARY);
        /* If already registered, it should return. */
-       rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
-       lkey = mr_lookup_dev(dev, &entry, addr);
-       rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
+       lkey = mr_lookup_dev(sh, &entry, addr);
+       rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
        if (lkey != UINT32_MAX)
                return;
-       mr = rte_zmalloc_socket(NULL,
-                               RTE_ALIGN_CEIL(sizeof(*mr),
-                                              RTE_CACHE_LINE_SIZE),
-                               RTE_CACHE_LINE_SIZE, mp->socket_id);
-       if (mr == NULL) {
-               DRV_LOG(WARNING,
-                       "port %u unable to allocate memory for a new MR of"
-                       " mempool (%s).",
-                       dev->data->port_id, mp->name);
-               data->ret = -1;
-               return;
-       }
        DRV_LOG(DEBUG, "port %u register MR for chunk #%d of mempool (%s)",
                dev->data->port_id, mem_idx, mp->name);
-       mr->ibv_mr = mlx5_glue->reg_mr(priv->pd, (void *)addr, len,
-                                      IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
-       if (mr->ibv_mr == NULL) {
+       mr = mlx5_create_mr_ext(dev, addr, len, mp->socket_id);
+       if (!mr) {
                DRV_LOG(WARNING,
-                       "port %u fail to create a verbs MR for address (%p)",
-                       dev->data->port_id, (void *)addr);
-               rte_free(mr);
+                       "port %u unable to allocate a new MR of"
+                       " mempool (%s).",
+                       dev->data->port_id, mp->name);
                data->ret = -1;
                return;
        }
-       mr->msl = NULL; /* Mark it is external memory. */
-       mr->ms_bmp = NULL;
-       mr->ms_n = 1;
-       mr->ms_bmp_n = 1;
-       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
-       LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_list, mr, mr);
-       DRV_LOG(DEBUG,
-               "port %u MR CREATED (%p) for external memory %p:\n"
-               "  [0x%" PRIxPTR ", 0x%" PRIxPTR "),"
-               " lkey=0x%x base_idx=%u ms_n=%u, ms_bmp_n=%u",
-               dev->data->port_id, (void *)mr, (void *)addr,
-               addr, addr + len, rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
-               mr->ms_base_idx, mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_list, mr, mr);
        /* Insert to the global cache table. */
-       mr_insert_dev_cache(dev, mr);
-       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       mr_insert_dev_cache(sh, mr);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
        /* Insert to the local cache table */
        mlx5_mr_addr2mr_bh(dev, mr_ctrl, addr);
 }
 
+/**
+ * Finds the first ethdev that match the pci device.
+ * The existence of multiple ethdev per pci device is only with representors.
+ * On such case, it is enough to get only one of the ports as they all share
+ * the same ibv context.
+ *
+ * @param pdev
+ *   Pointer to the PCI device.
+ *
+ * @return
+ *   Pointer to the ethdev if found, NULL otherwise.
+ */
+static struct rte_eth_dev *
+pci_dev_to_eth_dev(struct rte_pci_device *pdev)
+{
+       uint16_t port_id;
+
+       RTE_ETH_FOREACH_DEV_OF(port_id, &pdev->device)
+               return &rte_eth_devices[port_id];
+       return NULL;
+}
+
+/**
+ * DPDK callback to DMA map external memory to a PCI device.
+ *
+ * @param pdev
+ *   Pointer to the PCI device.
+ * @param addr
+ *   Starting virtual address of memory to be mapped.
+ * @param iova
+ *   Starting IOVA address of memory to be mapped.
+ * @param len
+ *   Length of memory segment being mapped.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, negative value on error.
+ */
+int
+mlx5_dma_map(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
+            uint64_t iova __rte_unused, size_t len)
+{
+       struct rte_eth_dev *dev;
+       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mlx5_priv *priv;
+       struct mlx5_ibv_shared *sh;
+
+       dev = pci_dev_to_eth_dev(pdev);
+       if (!dev) {
+               DRV_LOG(WARNING, "unable to find matching ethdev "
+                                "to PCI device %p", (void *)pdev);
+               rte_errno = ENODEV;
+               return -1;
+       }
+       priv = dev->data->dev_private;
+       mr = mlx5_create_mr_ext(dev, (uintptr_t)addr, len, SOCKET_ID_ANY);
+       if (!mr) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u unable to dma map", dev->data->port_id);
+               rte_errno = EINVAL;
+               return -1;
+       }
+       sh = priv->sh;
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_list, mr, mr);
+       /* Insert to the global cache table. */
+       mr_insert_dev_cache(sh, mr);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * DPDK callback to DMA unmap external memory to a PCI device.
+ *
+ * @param pdev
+ *   Pointer to the PCI device.
+ * @param addr
+ *   Starting virtual address of memory to be unmapped.
+ * @param iova
+ *   Starting IOVA address of memory to be unmapped.
+ * @param len
+ *   Length of memory segment being unmapped.
+ *
+ * @return
+ *   0 on success, negative value on error.
+ */
+int
+mlx5_dma_unmap(struct rte_pci_device *pdev, void *addr,
+              uint64_t iova __rte_unused, size_t len __rte_unused)
+{
+       struct rte_eth_dev *dev;
+       struct mlx5_priv *priv;
+       struct mlx5_ibv_shared *sh;
+       struct mlx5_mr *mr;
+       struct mlx5_mr_cache entry;
+
+       dev = pci_dev_to_eth_dev(pdev);
+       if (!dev) {
+               DRV_LOG(WARNING, "unable to find matching ethdev "
+                                "to PCI device %p", (void *)pdev);
+               rte_errno = ENODEV;
+               return -1;
+       }
+       priv = dev->data->dev_private;
+       sh = priv->sh;
+       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
+       mr = mr_lookup_dev_list(sh, &entry, (uintptr_t)addr);
+       if (!mr) {
+               rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
+               DRV_LOG(WARNING, "address 0x%" PRIxPTR " wasn't registered "
+                                "to PCI device %p", (uintptr_t)addr,
+                                (void *)pdev);
+               rte_errno = EINVAL;
+               return -1;
+       }
+       LIST_REMOVE(mr, mr);
+       LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_free_list, mr, mr);
+       DEBUG("port %u remove MR(%p) from list", dev->data->port_id,
+             (void *)mr);
+       mr_rebuild_dev_cache(sh);
+       /*
+        * Flush local caches by propagating invalidation across cores.
+        * rte_smp_wmb() is enough to synchronize this event. If one of
+        * freed memsegs is seen by other core, that means the memseg
+        * has been allocated by allocator, which will come after this
+        * free call. Therefore, this store instruction (incrementing
+        * generation below) will be guaranteed to be seen by other core
+        * before the core sees the newly allocated memory.
+        */
+       ++sh->mr.dev_gen;
+       DEBUG("broadcasting local cache flush, gen=%d", sh->mr.dev_gen);
+       rte_smp_wmb();
+       rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
+       return 0;
+}
+
 /**
  * Register MR for entire memory chunks in a Mempool having externally allocated
  * memory and fill in local cache.
@@ -1209,8 +1478,17 @@ mlx5_tx_update_ext_mp(struct mlx5_txq_data *txq, uintptr_t addr,
        struct mlx5_txq_ctrl *txq_ctrl =
                container_of(txq, struct mlx5_txq_ctrl, txq);
        struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl = &txq->mr_ctrl;
-       struct priv *priv = txq_ctrl->priv;
+       struct mlx5_priv *priv = txq_ctrl->priv;
 
+       if (rte_eal_process_type() != RTE_PROC_PRIMARY) {
+               DRV_LOG(WARNING,
+                       "port %u using address (%p) from unregistered mempool"
+                       " having externally allocated memory"
+                       " in secondary process, please create mempool"
+                       " prior to rte_eth_dev_start()",
+                       PORT_ID(priv), (void *)addr);
+               return UINT32_MAX;
+       }
        mlx5_mr_update_ext_mp(ETH_DEV(priv), mr_ctrl, mp);
        return mlx5_tx_addr2mr_bh(txq, addr);
 }
@@ -1268,25 +1546,24 @@ mlx5_mr_update_mp(struct rte_eth_dev *dev, struct mlx5_mr_ctrl *mr_ctrl,
 /**
  * Dump all the created MRs and the global cache entries.
  *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param sh
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
  */
 void
-mlx5_mr_dump_dev(struct rte_eth_dev *dev __rte_unused)
+mlx5_mr_dump_dev(struct mlx5_ibv_shared *sh __rte_unused)
 {
 #ifndef NDEBUG
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
        struct mlx5_mr *mr;
        int mr_n = 0;
        int chunk_n = 0;
 
-       rte_rwlock_read_lock(&priv->mr.rwlock);
+       rte_rwlock_read_lock(&sh->mr.rwlock);
        /* Iterate all the existing MRs. */
-       LIST_FOREACH(mr, &priv->mr.mr_list, mr) {
+       LIST_FOREACH(mr, &sh->mr.mr_list, mr) {
                unsigned int n;
 
-               DEBUG("port %u MR[%u], LKey = 0x%x, ms_n = %u, ms_bmp_n = %u",
-                     dev->data->port_id, mr_n++,
+               DEBUG("device %s MR[%u], LKey = 0x%x, ms_n = %u, ms_bmp_n = %u",
+                     sh->ibdev_name, mr_n++,
                      rte_cpu_to_be_32(mr->ibv_mr->lkey),
                      mr->ms_n, mr->ms_bmp_n);
                if (mr->ms_n == 0)
@@ -1301,44 +1578,40 @@ mlx5_mr_dump_dev(struct rte_eth_dev *dev __rte_unused)
                              chunk_n++, ret.start, ret.end);
                }
        }
-       DEBUG("port %u dumping global cache", dev->data->port_id);
-       mlx5_mr_btree_dump(&priv->mr.cache);
-       rte_rwlock_read_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       DEBUG("device %s dumping global cache", sh->ibdev_name);
+       mlx5_mr_btree_dump(&sh->mr.cache);
+       rte_rwlock_read_unlock(&sh->mr.rwlock);
 #endif
 }
 
 /**
- * Release all the created MRs and resources. Remove device from memory callback
+ * Release all the created MRs and resources for shared device context.
  * list.
  *
- * @param dev
- *   Pointer to Ethernet device.
+ * @param sh
+ *   Pointer to Ethernet device shared context.
  */
 void
-mlx5_mr_release(struct rte_eth_dev *dev)
+mlx5_mr_release(struct mlx5_ibv_shared *sh)
 {
-       struct priv *priv = dev->data->dev_private;
-       struct mlx5_mr *mr_next = LIST_FIRST(&priv->mr.mr_list);
+       struct mlx5_mr *mr_next;
 
-       /* Remove from memory callback device list. */
-       rte_rwlock_write_lock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
-       LIST_REMOVE(priv, mem_event_cb);
-       rte_rwlock_write_unlock(&mlx5_shared_data->mem_event_rwlock);
        if (rte_log_get_level(mlx5_logtype) == RTE_LOG_DEBUG)
-               mlx5_mr_dump_dev(dev);
-       rte_rwlock_write_lock(&priv->mr.rwlock);
+               mlx5_mr_dump_dev(sh);
+       rte_rwlock_write_lock(&sh->mr.rwlock);
        /* Detach from MR list and move to free list. */
+       mr_next = LIST_FIRST(&sh->mr.mr_list);
        while (mr_next != NULL) {
                struct mlx5_mr *mr = mr_next;
 
                mr_next = LIST_NEXT(mr, mr);
                LIST_REMOVE(mr, mr);
-               LIST_INSERT_HEAD(&priv->mr.mr_free_list, mr, mr);
+               LIST_INSERT_HEAD(&sh->mr.mr_free_list, mr, mr);
        }
-       LIST_INIT(&priv->mr.mr_list);
+       LIST_INIT(&sh->mr.mr_list);
        /* Free global cache. */
-       mlx5_mr_btree_free(&priv->mr.cache);
-       rte_rwlock_write_unlock(&priv->mr.rwlock);
+       mlx5_mr_btree_free(&sh->mr.cache);
+       rte_rwlock_write_unlock(&sh->mr.rwlock);
        /* Free all remaining MRs. */
-       mlx5_mr_garbage_collect(dev);
+       mlx5_mr_garbage_collect(sh);
 }