mbuf: set mbuf fields while in pool
[dpdk.git] / lib / librte_mbuf / rte_mbuf.h
1 /*-
2  *   BSD LICENSE
3  *
4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
5  *   Copyright 2014 6WIND S.A.
6  *   All rights reserved.
7  *
8  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  *   modification, are permitted provided that the following conditions
10  *   are met:
11  *
12  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
16  *       the documentation and/or other materials provided with the
17  *       distribution.
18  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
19  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
20  *       from this software without specific prior written permission.
21  *
22  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
23  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
24  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
25  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
26  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
27  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
28  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
29  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
30  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
31  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
32  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #ifndef _RTE_MBUF_H_
36 #define _RTE_MBUF_H_
37
38 /**
39  * @file
40  * RTE Mbuf
41  *
42  * The mbuf library provides the ability to create and destroy buffers
43  * that may be used by the RTE application to store message
44  * buffers. The message buffers are stored in a mempool, using the
45  * RTE mempool library.
46  *
47  * The preferred way to create a mbuf pool is to use
48  * rte_pktmbuf_pool_create(). However, in some situations, an
49  * application may want to have more control (ex: populate the pool with
50  * specific memory), in this case it is possible to use functions from
51  * rte_mempool. See how rte_pktmbuf_pool_create() is implemented for
52  * details.
53  *
54  * This library provides an API to allocate/free packet mbufs, which are
55  * used to carry network packets.
56  *
57  * To understand the concepts of packet buffers or mbufs, you
58  * should read "TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation,
59  * Addison-Wesley, 1995, ISBN 0-201-63354-X from Richard Stevens"
60  * http://www.kohala.com/start/tcpipiv2.html
61  */
62
63 #include <stdint.h>
64 #include <rte_common.h>
65 #include <rte_mempool.h>
66 #include <rte_memory.h>
67 #include <rte_atomic.h>
68 #include <rte_prefetch.h>
69 #include <rte_branch_prediction.h>
70 #include <rte_mbuf_ptype.h>
71
72 #ifdef __cplusplus
73 extern "C" {
74 #endif
75
76 /*
77  * Packet Offload Features Flags. It also carry packet type information.
78  * Critical resources. Both rx/tx shared these bits. Be cautious on any change
79  *
80  * - RX flags start at bit position zero, and get added to the left of previous
81  *   flags.
82  * - The most-significant 3 bits are reserved for generic mbuf flags
83  * - TX flags therefore start at bit position 60 (i.e. 63-3), and new flags get
84  *   added to the right of the previously defined flags i.e. they should count
85  *   downwards, not upwards.
86  *
87  * Keep these flags synchronized with rte_get_rx_ol_flag_name() and
88  * rte_get_tx_ol_flag_name().
89  */
90
91 /**
92  * RX packet is a 802.1q VLAN packet. This flag was set by PMDs when
93  * the packet is recognized as a VLAN, but the behavior between PMDs
94  * was not the same. This flag is kept for some time to avoid breaking
95  * applications and should be replaced by PKT_RX_VLAN_STRIPPED.
96  */
97 #define PKT_RX_VLAN_PKT      (1ULL << 0)
98
99 #define PKT_RX_RSS_HASH      (1ULL << 1)  /**< RX packet with RSS hash result. */
100 #define PKT_RX_FDIR          (1ULL << 2)  /**< RX packet with FDIR match indicate. */
101
102 /**
103  * Deprecated.
104  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
105  * PKT_RX_L4_CKSUM_MASK.
106  * This flag was set when the L4 checksum of a packet was detected as
107  * wrong by the hardware.
108  */
109 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD  (1ULL << 3)
110
111 /**
112  * Deprecated.
113  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
114  * PKT_RX_IP_CKSUM_MASK.
115  * This flag was set when the IP checksum of a packet was detected as
116  * wrong by the hardware.
117  */
118 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD  (1ULL << 4)
119
120 #define PKT_RX_EIP_CKSUM_BAD (1ULL << 5)  /**< External IP header checksum error. */
121
122 /**
123  * A vlan has been stripped by the hardware and its tci is saved in
124  * mbuf->vlan_tci. This can only happen if vlan stripping is enabled
125  * in the RX configuration of the PMD.
126  */
127 #define PKT_RX_VLAN_STRIPPED (1ULL << 6)
128
129 /**
130  * Mask of bits used to determine the status of RX IP checksum.
131  * - PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX IP checksum
132  * - PKT_RX_IP_CKSUM_BAD: the IP checksum in the packet is wrong
133  * - PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD: the IP checksum in the packet is valid
134  * - PKT_RX_IP_CKSUM_NONE: the IP checksum is not correct in the packet
135  *   data, but the integrity of the IP header is verified.
136  */
137 #define PKT_RX_IP_CKSUM_MASK ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
138
139 #define PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN 0
140 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD     (1ULL << 4)
141 #define PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD    (1ULL << 7)
142 #define PKT_RX_IP_CKSUM_NONE    ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
143
144 /**
145  * Mask of bits used to determine the status of RX L4 checksum.
146  * - PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX L4 checksum
147  * - PKT_RX_L4_CKSUM_BAD: the L4 checksum in the packet is wrong
148  * - PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD: the L4 checksum in the packet is valid
149  * - PKT_RX_L4_CKSUM_NONE: the L4 checksum is not correct in the packet
150  *   data, but the integrity of the L4 data is verified.
151  */
152 #define PKT_RX_L4_CKSUM_MASK ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
153
154 #define PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN 0
155 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD     (1ULL << 3)
156 #define PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD    (1ULL << 8)
157 #define PKT_RX_L4_CKSUM_NONE    ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
158
159 #define PKT_RX_IEEE1588_PTP  (1ULL << 9)  /**< RX IEEE1588 L2 Ethernet PT Packet. */
160 #define PKT_RX_IEEE1588_TMST (1ULL << 10) /**< RX IEEE1588 L2/L4 timestamped packet.*/
161 #define PKT_RX_FDIR_ID       (1ULL << 13) /**< FD id reported if FDIR match. */
162 #define PKT_RX_FDIR_FLX      (1ULL << 14) /**< Flexible bytes reported if FDIR match. */
163
164 /**
165  * The 2 vlans have been stripped by the hardware and their tci are
166  * saved in mbuf->vlan_tci (inner) and mbuf->vlan_tci_outer (outer).
167  * This can only happen if vlan stripping is enabled in the RX
168  * configuration of the PMD. If this flag is set, PKT_RX_VLAN_STRIPPED
169  * must also be set.
170  */
171 #define PKT_RX_QINQ_STRIPPED (1ULL << 15)
172
173 /**
174  * Deprecated.
175  * RX packet with double VLAN stripped.
176  * This flag is replaced by PKT_RX_QINQ_STRIPPED.
177  */
178 #define PKT_RX_QINQ_PKT      PKT_RX_QINQ_STRIPPED
179
180 /**
181  * When packets are coalesced by a hardware or virtual driver, this flag
182  * can be set in the RX mbuf, meaning that the m->tso_segsz field is
183  * valid and is set to the segment size of original packets.
184  */
185 #define PKT_RX_LRO           (1ULL << 16)
186
187 /* add new RX flags here */
188
189 /* add new TX flags here */
190
191 /**
192  * Offload the MACsec. This flag must be set by the application to enable
193  * this offload feature for a packet to be transmitted.
194  */
195 #define PKT_TX_MACSEC        (1ULL << 44)
196
197 /**
198  * Bits 45:48 used for the tunnel type.
199  * When doing Tx offload like TSO or checksum, the HW needs to configure the
200  * tunnel type into the HW descriptors.
201  */
202 #define PKT_TX_TUNNEL_VXLAN   (0x1ULL << 45)
203 #define PKT_TX_TUNNEL_GRE     (0x2ULL << 45)
204 #define PKT_TX_TUNNEL_IPIP    (0x3ULL << 45)
205 #define PKT_TX_TUNNEL_GENEVE  (0x4ULL << 45)
206 /* add new TX TUNNEL type here */
207 #define PKT_TX_TUNNEL_MASK    (0xFULL << 45)
208
209 /**
210  * Second VLAN insertion (QinQ) flag.
211  */
212 #define PKT_TX_QINQ_PKT    (1ULL << 49)   /**< TX packet with double VLAN inserted. */
213
214 /**
215  * TCP segmentation offload. To enable this offload feature for a
216  * packet to be transmitted on hardware supporting TSO:
217  *  - set the PKT_TX_TCP_SEG flag in mbuf->ol_flags (this flag implies
218  *    PKT_TX_TCP_CKSUM)
219  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
220  *  - if it's IPv4, set the PKT_TX_IP_CKSUM flag and write the IP checksum
221  *    to 0 in the packet
222  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz
223  *  - calculate the pseudo header checksum without taking ip_len in account,
224  *    and set it in the TCP header. Refer to rte_ipv4_phdr_cksum() and
225  *    rte_ipv6_phdr_cksum() that can be used as helpers.
226  */
227 #define PKT_TX_TCP_SEG       (1ULL << 50)
228
229 #define PKT_TX_IEEE1588_TMST (1ULL << 51) /**< TX IEEE1588 packet to timestamp. */
230
231 /**
232  * Bits 52+53 used for L4 packet type with checksum enabled: 00: Reserved,
233  * 01: TCP checksum, 10: SCTP checksum, 11: UDP checksum. To use hardware
234  * L4 checksum offload, the user needs to:
235  *  - fill l2_len and l3_len in mbuf
236  *  - set the flags PKT_TX_TCP_CKSUM, PKT_TX_SCTP_CKSUM or PKT_TX_UDP_CKSUM
237  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
238  *  - calculate the pseudo header checksum and set it in the L4 header (only
239  *    for TCP or UDP). See rte_ipv4_phdr_cksum() and rte_ipv6_phdr_cksum().
240  *    For SCTP, set the crc field to 0.
241  */
242 #define PKT_TX_L4_NO_CKSUM   (0ULL << 52) /**< Disable L4 cksum of TX pkt. */
243 #define PKT_TX_TCP_CKSUM     (1ULL << 52) /**< TCP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
244 #define PKT_TX_SCTP_CKSUM    (2ULL << 52) /**< SCTP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
245 #define PKT_TX_UDP_CKSUM     (3ULL << 52) /**< UDP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
246 #define PKT_TX_L4_MASK       (3ULL << 52) /**< Mask for L4 cksum offload request. */
247
248 /**
249  * Offload the IP checksum in the hardware. The flag PKT_TX_IPV4 should
250  * also be set by the application, although a PMD will only check
251  * PKT_TX_IP_CKSUM.
252  *  - set the IP checksum field in the packet to 0
253  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len
254  */
255 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54)
256
257 /**
258  * Packet is IPv4. This flag must be set when using any offload feature
259  * (TSO, L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv4
260  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
261  * the inner headers.
262  */
263 #define PKT_TX_IPV4          (1ULL << 55)
264
265 /**
266  * Packet is IPv6. This flag must be set when using an offload feature
267  * (TSO or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv6
268  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
269  * the inner headers.
270  */
271 #define PKT_TX_IPV6          (1ULL << 56)
272
273 #define PKT_TX_VLAN_PKT      (1ULL << 57) /**< TX packet is a 802.1q VLAN packet. */
274
275 /**
276  * Offload the IP checksum of an external header in the hardware. The
277  * flag PKT_TX_OUTER_IPV4 should also be set by the application, alto ugh
278  * a PMD will only check PKT_TX_IP_CKSUM.  The IP checksum field in the
279  * packet must be set to 0.
280  *  - set the outer IP checksum field in the packet to 0
281  *  - fill the mbuf offload information: outer_l2_len, outer_l3_len
282  */
283 #define PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM   (1ULL << 58)
284
285 /**
286  * Packet outer header is IPv4. This flag must be set when using any
287  * outer offload feature (L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the
288  * outer header of the tunneled packet is an IPv4 packet.
289  */
290 #define PKT_TX_OUTER_IPV4   (1ULL << 59)
291
292 /**
293  * Packet outer header is IPv6. This flag must be set when using any
294  * outer offload feature (L4 checksum) to tell the NIC that the outer
295  * header of the tunneled packet is an IPv6 packet.
296  */
297 #define PKT_TX_OUTER_IPV6    (1ULL << 60)
298
299 /**
300  * Bitmask of all supported packet Tx offload features flags,
301  * which can be set for packet.
302  */
303 #define PKT_TX_OFFLOAD_MASK (    \
304                 PKT_TX_IP_CKSUM |        \
305                 PKT_TX_L4_MASK |         \
306                 PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM |  \
307                 PKT_TX_TCP_SEG |         \
308                 PKT_TX_IEEE1588_TMST |   \
309                 PKT_TX_QINQ_PKT |        \
310                 PKT_TX_VLAN_PKT |        \
311                 PKT_TX_TUNNEL_MASK |     \
312                 PKT_TX_MACSEC)
313
314 #define __RESERVED           (1ULL << 61) /**< reserved for future mbuf use */
315
316 #define IND_ATTACHED_MBUF    (1ULL << 62) /**< Indirect attached mbuf */
317
318 /* Use final bit of flags to indicate a control mbuf */
319 #define CTRL_MBUF_FLAG       (1ULL << 63) /**< Mbuf contains control data */
320
321 /** Alignment constraint of mbuf private area. */
322 #define RTE_MBUF_PRIV_ALIGN 8
323
324 /**
325  * Get the name of a RX offload flag
326  *
327  * @param mask
328  *   The mask describing the flag.
329  * @return
330  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
331  */
332 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
333
334 /**
335  * Dump the list of RX offload flags in a buffer
336  *
337  * @param mask
338  *   The mask describing the RX flags.
339  * @param buf
340  *   The output buffer.
341  * @param buflen
342  *   The length of the buffer.
343  * @return
344  *   0 on success, (-1) on error.
345  */
346 int rte_get_rx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
347
348 /**
349  * Get the name of a TX offload flag
350  *
351  * @param mask
352  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
353  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
354  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
355  * @return
356  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
357  */
358 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
359
360 /**
361  * Dump the list of TX offload flags in a buffer
362  *
363  * @param mask
364  *   The mask describing the TX flags.
365  * @param buf
366  *   The output buffer.
367  * @param buflen
368  *   The length of the buffer.
369  * @return
370  *   0 on success, (-1) on error.
371  */
372 int rte_get_tx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
373
374 /**
375  * Some NICs need at least 2KB buffer to RX standard Ethernet frame without
376  * splitting it into multiple segments.
377  * So, for mbufs that planned to be involved into RX/TX, the recommended
378  * minimal buffer length is 2KB + RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
379  */
380 #define RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM       2048
381 #define RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE       \
382         (RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM + RTE_PKTMBUF_HEADROOM)
383
384 /* define a set of marker types that can be used to refer to set points in the
385  * mbuf */
386 __extension__
387 typedef void    *MARKER[0];   /**< generic marker for a point in a structure */
388 __extension__
389 typedef uint8_t  MARKER8[0];  /**< generic marker with 1B alignment */
390 __extension__
391 typedef uint64_t MARKER64[0]; /**< marker that allows us to overwrite 8 bytes
392                                * with a single assignment */
393
394 /**
395  * The generic rte_mbuf, containing a packet mbuf.
396  */
397 struct rte_mbuf {
398         MARKER cacheline0;
399
400         void *buf_addr;           /**< Virtual address of segment buffer. */
401         phys_addr_t buf_physaddr; /**< Physical address of segment buffer. */
402
403         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
404
405         /* next 6 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
406         MARKER8 rearm_data;
407         uint16_t data_off;
408
409         /**
410          * 16-bit Reference counter.
411          * It should only be accessed using the following functions:
412          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
413          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
414          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
415          * config option.
416          */
417         RTE_STD_C11
418         union {
419                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
420                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
421         };
422         uint8_t nb_segs;          /**< Number of segments. */
423         uint8_t port;             /**< Input port. */
424
425         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
426
427         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
428         MARKER rx_descriptor_fields1;
429
430         /*
431          * The packet type, which is the combination of outer/inner L2, L3, L4
432          * and tunnel types. The packet_type is about data really present in the
433          * mbuf. Example: if vlan stripping is enabled, a received vlan packet
434          * would have RTE_PTYPE_L2_ETHER and not RTE_PTYPE_L2_VLAN because the
435          * vlan is stripped from the data.
436          */
437         RTE_STD_C11
438         union {
439                 uint32_t packet_type; /**< L2/L3/L4 and tunnel information. */
440                 struct {
441                         uint32_t l2_type:4; /**< (Outer) L2 type. */
442                         uint32_t l3_type:4; /**< (Outer) L3 type. */
443                         uint32_t l4_type:4; /**< (Outer) L4 type. */
444                         uint32_t tun_type:4; /**< Tunnel type. */
445                         uint32_t inner_l2_type:4; /**< Inner L2 type. */
446                         uint32_t inner_l3_type:4; /**< Inner L3 type. */
447                         uint32_t inner_l4_type:4; /**< Inner L4 type. */
448                 };
449         };
450
451         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
452         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
453         /** VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_VLAN_STRIPPED is set. */
454         uint16_t vlan_tci;
455
456         union {
457                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
458                 struct {
459                         RTE_STD_C11
460                         union {
461                                 struct {
462                                         uint16_t hash;
463                                         uint16_t id;
464                                 };
465                                 uint32_t lo;
466                                 /**< Second 4 flexible bytes */
467                         };
468                         uint32_t hi;
469                         /**< First 4 flexible bytes or FD ID, dependent on
470                              PKT_RX_FDIR_* flag in ol_flags. */
471                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
472                 struct {
473                         uint32_t lo;
474                         uint32_t hi;
475                 } sched;          /**< Hierarchical scheduler */
476                 uint32_t usr;     /**< User defined tags. See rte_distributor_process() */
477         } hash;                   /**< hash information */
478
479         uint32_t seqn; /**< Sequence number. See also rte_reorder_insert() */
480
481         /** Outer VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_QINQ_STRIPPED is set. */
482         uint16_t vlan_tci_outer;
483
484         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
485         MARKER cacheline1 __rte_cache_min_aligned;
486
487         RTE_STD_C11
488         union {
489                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
490                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
491         };
492
493         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
494         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
495
496         /* fields to support TX offloads */
497         RTE_STD_C11
498         union {
499                 uint64_t tx_offload;       /**< combined for easy fetch */
500                 __extension__
501                 struct {
502                         uint64_t l2_len:7;
503                         /**< L2 (MAC) Header Length for non-tunneling pkt.
504                          * Outer_L4_len + ... + Inner_L2_len for tunneling pkt.
505                          */
506                         uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
507                         uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
508                         uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
509
510                         /* fields for TX offloading of tunnels */
511                         uint64_t outer_l3_len:9; /**< Outer L3 (IP) Hdr Length. */
512                         uint64_t outer_l2_len:7; /**< Outer L2 (MAC) Hdr Length. */
513
514                         /* uint64_t unused:8; */
515                 };
516         };
517
518         /** Size of the application private data. In case of an indirect
519          * mbuf, it stores the direct mbuf private data size. */
520         uint16_t priv_size;
521
522         /** Timesync flags for use with IEEE1588. */
523         uint16_t timesync;
524 } __rte_cache_aligned;
525
526 /**
527  * Prefetch the first part of the mbuf
528  *
529  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
530  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
531  * 64B, the second part will also be prefetched.
532  *
533  * @param m
534  *   The pointer to the mbuf.
535  */
536 static inline void
537 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
538 {
539         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
540 }
541
542 /**
543  * Prefetch the second part of the mbuf
544  *
545  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
546  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
547  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
548  * already in cache.
549  *
550  * @param m
551  *   The pointer to the mbuf.
552  */
553 static inline void
554 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
555 {
556 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
557         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
558 #else
559         RTE_SET_USED(m);
560 #endif
561 }
562
563
564 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
565
566 /**
567  * Return the DMA address of the beginning of the mbuf data
568  *
569  * @param mb
570  *   The pointer to the mbuf.
571  * @return
572  *   The physical address of the beginning of the mbuf data
573  */
574 static inline phys_addr_t
575 rte_mbuf_data_dma_addr(const struct rte_mbuf *mb)
576 {
577         return mb->buf_physaddr + mb->data_off;
578 }
579
580 /**
581  * Return the default DMA address of the beginning of the mbuf data
582  *
583  * This function is used by drivers in their receive function, as it
584  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
585  * the default headroom in account.
586  *
587  * @param mb
588  *   The pointer to the mbuf.
589  * @return
590  *   The physical address of the beginning of the mbuf data
591  */
592 static inline phys_addr_t
593 rte_mbuf_data_dma_addr_default(const struct rte_mbuf *mb)
594 {
595         return mb->buf_physaddr + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
596 }
597
598 /**
599  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
600  *
601  * @param mi
602  *   The pointer to the indirect mbuf.
603  * @return
604  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
605  */
606 static inline struct rte_mbuf *
607 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
608 {
609         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
610 }
611
612 /**
613  * Return the buffer address embedded in the given mbuf.
614  *
615  * @param md
616  *   The pointer to the mbuf.
617  * @return
618  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
619  */
620 static inline char *
621 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
622 {
623         char *buffer_addr;
624         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
625         return buffer_addr;
626 }
627
628 /**
629  * Returns TRUE if given mbuf is indirect, or FALSE otherwise.
630  */
631 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   ((mb)->ol_flags & IND_ATTACHED_MBUF)
632
633 /**
634  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
635  */
636 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb)     (!RTE_MBUF_INDIRECT(mb))
637
638 /**
639  * Private data in case of pktmbuf pool.
640  *
641  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
642  * appended after the mempool structure (in private data).
643  */
644 struct rte_pktmbuf_pool_private {
645         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
646         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
647 };
648
649 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
650
651 /**  check mbuf type in debug mode */
652 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
653
654 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
655
656 /**  check mbuf type in debug mode */
657 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
658
659 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
660
661 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
662
663 /**
664  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
665  * @param m
666  *   Mbuf to read
667  * @return
668  *   Reference count number.
669  */
670 static inline uint16_t
671 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
672 {
673         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
674 }
675
676 /**
677  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
678  * @param m
679  *   Mbuf to update
680  * @param new_value
681  *   Value set
682  */
683 static inline void
684 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
685 {
686         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, new_value);
687 }
688
689 /**
690  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
691  * @param m
692  *   Mbuf to update
693  * @param value
694  *   Value to add/subtract
695  * @return
696  *   Updated value
697  */
698 static inline uint16_t
699 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
700 {
701         /*
702          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
703          * call it in the case where we know we are the uniq holder of
704          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
705          * operation has to be used because concurrent accesses on the
706          * reference counter can occur.
707          */
708         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
709                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1 + value);
710                 return 1 + value;
711         }
712
713         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
714 }
715
716 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
717
718 /**
719  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
720  */
721 static inline uint16_t
722 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
723 {
724         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
725         return m->refcnt;
726 }
727
728 /**
729  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
730  */
731 static inline uint16_t
732 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
733 {
734         return m->refcnt;
735 }
736
737 /**
738  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
739  */
740 static inline void
741 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
742 {
743         m->refcnt = new_value;
744 }
745
746 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
747
748 /** Mbuf prefetch */
749 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
750         if ((m) != NULL)                        \
751                 rte_prefetch0(m);               \
752 } while (0)
753
754
755 /**
756  * Sanity checks on an mbuf.
757  *
758  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
759  * panic if corruption is detected.
760  *
761  * @param m
762  *   The mbuf to be checked.
763  * @param is_header
764  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
765  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
766  */
767 void
768 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
769
770 /**
771  * Allocate an unitialized mbuf from mempool *mp*.
772  *
773  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
774  * allocate an unitialized mbuf. The driver is responsible of
775  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
776  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
777  *
778  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
779  * are initialized: buf_addr, buf_physaddr, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
780  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
781  * by the caller.
782  *
783  * @param mp
784  *   The mempool from which mbuf is allocated.
785  * @return
786  *   - The pointer to the new mbuf on success.
787  *   - NULL if allocation failed.
788  */
789 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
790 {
791         struct rte_mbuf *m;
792         void *mb = NULL;
793
794         if (rte_mempool_get(mp, &mb) < 0)
795                 return NULL;
796         m = (struct rte_mbuf *)mb;
797         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
798         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
799         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
800         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
801
802         return m;
803 }
804
805 /**
806  * Put mbuf back into its original mempool.
807  *
808  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
809  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
810  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
811  *
812  * This function should be used with care, when optimization is
813  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
814  * rte_pktmbuf_free_seg().
815  *
816  * @param m
817  *   The mbuf to be freed.
818  */
819 static inline void __attribute__((always_inline))
820 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
821 {
822         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m));
823         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
824         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
825         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
826         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
827         rte_mempool_put(m->pool, m);
828 }
829
830 /* compat with older versions */
831 __rte_deprecated
832 static inline void
833 __rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
834 {
835         rte_mbuf_raw_free(m);
836 }
837
838 /* Operations on ctrl mbuf */
839
840 /**
841  * The control mbuf constructor.
842  *
843  * This function initializes some fields in an mbuf structure that are
844  * not modified by the user once created (mbuf type, origin pool, buffer
845  * start address, and so on). This function is given as a callback function
846  * to rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
847  *
848  * @param mp
849  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
850  * @param opaque_arg
851  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
852  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
853  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
854  * @param m
855  *   The mbuf to initialize.
856  * @param i
857  *   The index of the mbuf in the pool table.
858  */
859 void rte_ctrlmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
860                 void *m, unsigned i);
861
862 /**
863  * Allocate a new mbuf (type is ctrl) from mempool *mp*.
864  *
865  * This new mbuf is initialized with data pointing to the beginning of
866  * buffer, and with a length of zero.
867  *
868  * @param mp
869  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
870  * @return
871  *   - The pointer to the new mbuf on success.
872  *   - NULL if allocation failed.
873  */
874 #define rte_ctrlmbuf_alloc(mp) rte_pktmbuf_alloc(mp)
875
876 /**
877  * Free a control mbuf back into its original mempool.
878  *
879  * @param m
880  *   The control mbuf to be freed.
881  */
882 #define rte_ctrlmbuf_free(m) rte_pktmbuf_free(m)
883
884 /**
885  * A macro that returns the pointer to the carried data.
886  *
887  * The value that can be read or assigned.
888  *
889  * @param m
890  *   The control mbuf.
891  */
892 #define rte_ctrlmbuf_data(m) ((char *)((m)->buf_addr) + (m)->data_off)
893
894 /**
895  * A macro that returns the length of the carried data.
896  *
897  * The value that can be read or assigned.
898  *
899  * @param m
900  *   The control mbuf.
901  */
902 #define rte_ctrlmbuf_len(m) rte_pktmbuf_data_len(m)
903
904 /**
905  * Tests if an mbuf is a control mbuf
906  *
907  * @param m
908  *   The mbuf to be tested
909  * @return
910  *   - True (1) if the mbuf is a control mbuf
911  *   - False(0) otherwise
912  */
913 static inline int
914 rte_is_ctrlmbuf(struct rte_mbuf *m)
915 {
916         return !!(m->ol_flags & CTRL_MBUF_FLAG);
917 }
918
919 /* Operations on pkt mbuf */
920
921 /**
922  * The packet mbuf constructor.
923  *
924  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
925  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
926  * address, and so on). This function is given as a callback function to
927  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
928  *
929  * @param mp
930  *   The mempool from which mbufs originate.
931  * @param opaque_arg
932  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
933  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
934  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
935  * @param m
936  *   The mbuf to initialize.
937  * @param i
938  *   The index of the mbuf in the pool table.
939  */
940 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
941                       void *m, unsigned i);
942
943
944 /**
945  * A  packet mbuf pool constructor.
946  *
947  * This function initializes the mempool private data in the case of a
948  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
949  * function must be called on the mempool before it is used, or it
950  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
951  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
952  * provide another packet size.
953  *
954  * @param mp
955  *   The mempool from which mbufs originate.
956  * @param opaque_arg
957  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
958  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
959  *   rte_mempool_create().
960  */
961 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
962
963 /**
964  * Create a mbuf pool.
965  *
966  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
967  * a wrapper to rte_mempool functions.
968  *
969  * @param name
970  *   The name of the mbuf pool.
971  * @param n
972  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
973  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
974  *   n = (2^q - 1).
975  * @param cache_size
976  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
977  *   details.
978  * @param priv_size
979  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
980  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
981  * @param data_room_size
982  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
983  * @param socket_id
984  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
985  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
986  *   reserved zone.
987  * @return
988  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
989  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
990  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
991  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
992  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
993  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
994  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
995  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
996  */
997 struct rte_mempool *
998 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
999         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
1000         int socket_id);
1001
1002 /**
1003  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1004  *
1005  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
1006  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
1007  *
1008  * @param mp
1009  *   The packet mbuf pool.
1010  * @return
1011  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
1012  */
1013 static inline uint16_t
1014 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
1015 {
1016         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1017
1018         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1019         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
1020 }
1021
1022 /**
1023  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1024  *
1025  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
1026  * structure and the data buffer where an application can store data
1027  * associated to a packet.
1028  *
1029  * @param mp
1030  *   The packet mbuf pool.
1031  * @return
1032  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
1033  */
1034 static inline uint16_t
1035 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
1036 {
1037         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1038
1039         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1040         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
1041 }
1042
1043 /**
1044  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
1045  *
1046  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
1047  *
1048  * @param m
1049  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
1050  */
1051 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
1052 {
1053         m->data_off = RTE_MIN(RTE_PKTMBUF_HEADROOM, (uint16_t)m->buf_len);
1054 }
1055
1056 /**
1057  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
1058  *
1059  * The given mbuf must have only one segment.
1060  *
1061  * @param m
1062  *   The packet mbuf to be resetted.
1063  */
1064 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
1065 {
1066         m->next = NULL;
1067         m->pkt_len = 0;
1068         m->tx_offload = 0;
1069         m->vlan_tci = 0;
1070         m->vlan_tci_outer = 0;
1071         m->nb_segs = 1;
1072         m->port = 0xff;
1073
1074         m->ol_flags = 0;
1075         m->packet_type = 0;
1076         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1077
1078         m->data_len = 0;
1079         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1080 }
1081
1082 /**
1083  * Allocate a new mbuf from a mempool.
1084  *
1085  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
1086  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
1087  * (if buffer size allows).
1088  *
1089  * @param mp
1090  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
1091  * @return
1092  *   - The pointer to the new mbuf on success.
1093  *   - NULL if allocation failed.
1094  */
1095 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
1096 {
1097         struct rte_mbuf *m;
1098         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
1099                 rte_pktmbuf_reset(m);
1100         return m;
1101 }
1102
1103 /**
1104  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
1105  * values.
1106  *
1107  *  @param pool
1108  *    The mempool from which mbufs are allocated.
1109  *  @param mbufs
1110  *    Array of pointers to mbufs
1111  *  @param count
1112  *    Array size
1113  *  @return
1114  *   - 0: Success
1115  */
1116 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
1117          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
1118 {
1119         unsigned idx = 0;
1120         int rc;
1121
1122         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
1123         if (unlikely(rc))
1124                 return rc;
1125
1126         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
1127          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
1128          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
1129          * check if count is zero.
1130          */
1131         switch (count % 4) {
1132         case 0:
1133                 while (idx != count) {
1134                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1135                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1136                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1137                         idx++;
1138         case 3:
1139                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1140                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1141                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1142                         idx++;
1143         case 2:
1144                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1145                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1146                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1147                         idx++;
1148         case 1:
1149                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1150                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1151                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1152                         idx++;
1153                 }
1154         }
1155         return 0;
1156 }
1157
1158 /**
1159  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1160  *
1161  * After attachment we refer the mbuf we attached as 'indirect',
1162  * while mbuf we attached to as 'direct'.
1163  * The direct mbuf's reference counter is incremented.
1164  *
1165  * Right now, not supported:
1166  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1167  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1168  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1169  *
1170  * @param mi
1171  *   The indirect packet mbuf.
1172  * @param m
1173  *   The packet mbuf we're attaching to.
1174  */
1175 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1176 {
1177         struct rte_mbuf *md;
1178
1179         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1180             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1181
1182         /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1183         if (RTE_MBUF_DIRECT(m))
1184                 md = m;
1185         else
1186                 md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1187
1188         rte_mbuf_refcnt_update(md, 1);
1189         mi->priv_size = m->priv_size;
1190         mi->buf_physaddr = m->buf_physaddr;
1191         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1192         mi->buf_len = m->buf_len;
1193
1194         mi->data_off = m->data_off;
1195         mi->data_len = m->data_len;
1196         mi->port = m->port;
1197         mi->vlan_tci = m->vlan_tci;
1198         mi->vlan_tci_outer = m->vlan_tci_outer;
1199         mi->tx_offload = m->tx_offload;
1200         mi->hash = m->hash;
1201
1202         mi->next = NULL;
1203         mi->pkt_len = mi->data_len;
1204         mi->nb_segs = 1;
1205         mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1206         mi->packet_type = m->packet_type;
1207
1208         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1209         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1210 }
1211
1212 /**
1213  * Detach an indirect packet mbuf.
1214  *
1215  *  - restore original mbuf address and length values.
1216  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1217  *  - decrement the direct mbuf's reference counter. When the
1218  *  reference counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1219  *
1220  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1221  *
1222  * @param m
1223  *   The indirect attached packet mbuf.
1224  */
1225 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1226 {
1227         struct rte_mbuf *md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1228         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1229         uint32_t mbuf_size, buf_len, priv_size;
1230
1231         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1232         mbuf_size = sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size;
1233         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1234
1235         m->priv_size = priv_size;
1236         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1237         m->buf_physaddr = rte_mempool_virt2phy(mp, m) + mbuf_size;
1238         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1239         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1240         m->data_len = 0;
1241         m->ol_flags = 0;
1242
1243         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1244                 md->next = NULL;
1245                 md->nb_segs = 1;
1246                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1247                 rte_mbuf_raw_free(md);
1248         }
1249 }
1250
1251 /**
1252  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1253  *
1254  * This function does the same than a free, except that it does not
1255  * return the segment to its pool.
1256  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1257  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1258  *
1259  * @param m
1260  *   The mbuf to be unlinked
1261  * @return
1262  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1263  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1264  */
1265 __attribute__((always_inline))
1266 static inline struct rte_mbuf *
1267 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1268 {
1269         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1270
1271         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1272
1273                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1274                         rte_pktmbuf_detach(m);
1275
1276                 if (m->next != NULL) {
1277                         m->next = NULL;
1278                         m->nb_segs = 1;
1279                 }
1280
1281                 return m;
1282
1283        } else if (rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, -1) == 0) {
1284
1285
1286                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1287                         rte_pktmbuf_detach(m);
1288
1289                 if (m->next != NULL) {
1290                         m->next = NULL;
1291                         m->nb_segs = 1;
1292                 }
1293                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1294
1295                 return m;
1296         }
1297         return NULL;
1298 }
1299
1300 /* deprecated, replaced by rte_pktmbuf_prefree_seg() */
1301 __rte_deprecated
1302 static inline struct rte_mbuf *
1303 __rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1304 {
1305         return rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1306 }
1307
1308 /**
1309  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1310  *
1311  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1312  * buffers.
1313  *
1314  * @param m
1315  *   The packet mbuf segment to be freed.
1316  */
1317 static inline void __attribute__((always_inline))
1318 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1319 {
1320         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1321         if (likely(m != NULL))
1322                 rte_mbuf_raw_free(m);
1323 }
1324
1325 /**
1326  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1327  *
1328  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1329  * segment is added back into its original mempool.
1330  *
1331  * @param m
1332  *   The packet mbuf to be freed.
1333  */
1334 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1335 {
1336         struct rte_mbuf *m_next;
1337
1338         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1339
1340         while (m != NULL) {
1341                 m_next = m->next;
1342                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1343                 m = m_next;
1344         }
1345 }
1346
1347 /**
1348  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
1349  *
1350  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1351  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1352  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1353  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1354  * from the original packet mbuf.
1355  *
1356  * @param md
1357  *   The packet mbuf to be cloned.
1358  * @param mp
1359  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1360  * @return
1361  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1362  *   - NULL if allocation fails.
1363  */
1364 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
1365                 struct rte_mempool *mp)
1366 {
1367         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
1368         uint32_t pktlen;
1369         uint8_t nseg;
1370
1371         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
1372                 return NULL;
1373
1374         mi = mc;
1375         prev = &mi->next;
1376         pktlen = md->pkt_len;
1377         nseg = 0;
1378
1379         do {
1380                 nseg++;
1381                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
1382                 *prev = mi;
1383                 prev = &mi->next;
1384         } while ((md = md->next) != NULL &&
1385             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
1386
1387         *prev = NULL;
1388         mc->nb_segs = nseg;
1389         mc->pkt_len = pktlen;
1390
1391         /* Allocation of new indirect segment failed */
1392         if (unlikely (mi == NULL)) {
1393                 rte_pktmbuf_free(mc);
1394                 return NULL;
1395         }
1396
1397         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
1398         return mc;
1399 }
1400
1401 /**
1402  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1403  *
1404  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1405  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1406  *
1407  * @param m
1408  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1409  * @param v
1410  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1411  */
1412 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1413 {
1414         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1415
1416         do {
1417                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1418         } while ((m = m->next) != NULL);
1419 }
1420
1421 /**
1422  * Get the headroom in a packet mbuf.
1423  *
1424  * @param m
1425  *   The packet mbuf.
1426  * @return
1427  *   The length of the headroom.
1428  */
1429 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1430 {
1431         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1432         return m->data_off;
1433 }
1434
1435 /**
1436  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1437  *
1438  * @param m
1439  *   The packet mbuf.
1440  * @return
1441  *   The length of the tailroom.
1442  */
1443 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1444 {
1445         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1446         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1447                           m->data_len);
1448 }
1449
1450 /**
1451  * Get the last segment of the packet.
1452  *
1453  * @param m
1454  *   The packet mbuf.
1455  * @return
1456  *   The last segment of the given mbuf.
1457  */
1458 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1459 {
1460         struct rte_mbuf *m2 = (struct rte_mbuf *)m;
1461
1462         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1463         while (m2->next != NULL)
1464                 m2 = m2->next;
1465         return m2;
1466 }
1467
1468 /**
1469  * A macro that points to an offset into the data in the mbuf.
1470  *
1471  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1472  * function, the user must ensure that the first segment is large
1473  * enough to accommodate its data.
1474  *
1475  * @param m
1476  *   The packet mbuf.
1477  * @param o
1478  *   The offset into the mbuf data.
1479  * @param t
1480  *   The type to cast the result into.
1481  */
1482 #define rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, o)        \
1483         ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off + (o)))
1484
1485 /**
1486  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
1487  *
1488  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1489  * function, the user must ensure that the first segment is large
1490  * enough to accommodate its data.
1491  *
1492  * @param m
1493  *   The packet mbuf.
1494  * @param t
1495  *   The type to cast the result into.
1496  */
1497 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, 0)
1498
1499 /**
1500  * A macro that returns the physical address that points to an offset of the
1501  * start of the data in the mbuf
1502  *
1503  * @param m
1504  *   The packet mbuf.
1505  * @param o
1506  *   The offset into the data to calculate address from.
1507  */
1508 #define rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, o) \
1509         (phys_addr_t)((m)->buf_physaddr + (m)->data_off + (o))
1510
1511 /**
1512  * A macro that returns the physical address that points to the start of the
1513  * data in the mbuf
1514  *
1515  * @param m
1516  *   The packet mbuf.
1517  */
1518 #define rte_pktmbuf_mtophys(m) rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, 0)
1519
1520 /**
1521  * A macro that returns the length of the packet.
1522  *
1523  * The value can be read or assigned.
1524  *
1525  * @param m
1526  *   The packet mbuf.
1527  */
1528 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1529
1530 /**
1531  * A macro that returns the length of the segment.
1532  *
1533  * The value can be read or assigned.
1534  *
1535  * @param m
1536  *   The packet mbuf.
1537  */
1538 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1539
1540 /**
1541  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1542  *
1543  * Returns a pointer to the new
1544  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1545  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1546  *
1547  * @param m
1548  *   The pkt mbuf.
1549  * @param len
1550  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1551  * @return
1552  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1553  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1554  */
1555 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1556                                         uint16_t len)
1557 {
1558         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1559
1560         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1561                 return NULL;
1562
1563         m->data_off -= len;
1564         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1565         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1566
1567         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1568 }
1569
1570 /**
1571  * Append len bytes to an mbuf.
1572  *
1573  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1574  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1575  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1576  *
1577  * @param m
1578  *   The packet mbuf.
1579  * @param len
1580  *   The amount of data to append (in bytes).
1581  * @return
1582  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1583  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1584  */
1585 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1586 {
1587         void *tail;
1588         struct rte_mbuf *m_last;
1589
1590         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1591
1592         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1593         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1594                 return NULL;
1595
1596         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1597         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1598         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1599         return (char*) tail;
1600 }
1601
1602 /**
1603  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1604  *
1605  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1606  * length is greater than the length of the first segment, then the
1607  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1608  *
1609  * @param m
1610  *   The packet mbuf.
1611  * @param len
1612  *   The amount of data to remove (in bytes).
1613  * @return
1614  *   A pointer to the new start of the data.
1615  */
1616 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1617 {
1618         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1619
1620         if (unlikely(len > m->data_len))
1621                 return NULL;
1622
1623         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1624         m->data_off += len;
1625         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1626         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1627 }
1628
1629 /**
1630  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1631  *
1632  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1633  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1634  *
1635  * @param m
1636  *   The packet mbuf.
1637  * @param len
1638  *   The amount of data to remove (in bytes).
1639  * @return
1640  *   - 0: On success.
1641  *   - -1: On error.
1642  */
1643 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1644 {
1645         struct rte_mbuf *m_last;
1646
1647         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1648
1649         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1650         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1651                 return -1;
1652
1653         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1654         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1655         return 0;
1656 }
1657
1658 /**
1659  * Test if mbuf data is contiguous.
1660  *
1661  * @param m
1662  *   The packet mbuf.
1663  * @return
1664  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1665  *   - 0, if there is several segments.
1666  */
1667 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1668 {
1669         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1670         return !!(m->nb_segs == 1);
1671 }
1672
1673 /**
1674  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
1675  */
1676 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
1677         uint32_t len, void *buf);
1678
1679 /**
1680  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
1681  *
1682  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
1683  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
1684  * pointer.
1685  *
1686  * @param m
1687  *   The pointer to the mbuf.
1688  * @param off
1689  *   The offset of the data in the mbuf.
1690  * @param len
1691  *   The amount of bytes to read.
1692  * @param buf
1693  *   The buffer where data is copied if it is not contigous in mbuf
1694  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
1695  * @return
1696  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
1697  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
1698  */
1699 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
1700         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
1701 {
1702         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
1703                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
1704         else
1705                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
1706 }
1707
1708 /**
1709  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
1710  *
1711  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
1712  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
1713  * chain the entries manually.
1714  *
1715  * @param head
1716  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
1717  * @param tail
1718  *   The mbuf to put last in the chain
1719  *
1720  * @return
1721  *   - 0, on success.
1722  *   - -EOVERFLOW, if the chain is full (256 entries)
1723  */
1724 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
1725 {
1726         struct rte_mbuf *cur_tail;
1727
1728         /* Check for number-of-segments-overflow */
1729         if (head->nb_segs + tail->nb_segs >= 1 << (sizeof(head->nb_segs) * 8))
1730                 return -EOVERFLOW;
1731
1732         /* Chain 'tail' onto the old tail */
1733         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
1734         cur_tail->next = tail;
1735
1736         /* accumulate number of segments and total length. */
1737         head->nb_segs = (uint8_t)(head->nb_segs + tail->nb_segs);
1738         head->pkt_len += tail->pkt_len;
1739
1740         /* pkt_len is only set in the head */
1741         tail->pkt_len = tail->data_len;
1742
1743         return 0;
1744 }
1745
1746 /**
1747  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
1748  *
1749  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
1750  *
1751  * @param m
1752  *   The packet mbuf to be validated.
1753  * @return
1754  *   0 if packet is valid
1755  */
1756 static inline int
1757 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
1758 {
1759         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
1760         uint64_t inner_l3_offset = m->l2_len;
1761
1762         /* Does packet set any of available offloads? */
1763         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
1764                 return 0;
1765
1766         if (ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM)
1767                 inner_l3_offset += m->outer_l2_len + m->outer_l3_len;
1768
1769         /* Headers are fragmented */
1770         if (rte_pktmbuf_data_len(m) < inner_l3_offset + m->l3_len + m->l4_len)
1771                 return -ENOTSUP;
1772
1773         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
1774         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
1775                 return -EINVAL;
1776
1777         /* IP type not set when required */
1778         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
1779                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
1780                         return -EINVAL;
1781
1782         /* Check requirements for TSO packet */
1783         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
1784                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
1785                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
1786                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
1787                         return -EINVAL;
1788
1789         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
1790         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
1791                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
1792                 return -EINVAL;
1793
1794         return 0;
1795 }
1796
1797 /**
1798  * Linearize data in mbuf.
1799  *
1800  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
1801  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
1802  *
1803  * @param mbuf
1804  *   mbuf to linearize
1805  * @return
1806  *   - 0, on success
1807  *   - -1, on error
1808  */
1809 static inline int
1810 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
1811 {
1812         int seg_len, copy_len;
1813         struct rte_mbuf *m;
1814         struct rte_mbuf *m_next;
1815         char *buffer;
1816
1817         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
1818                 return 0;
1819
1820         /* Extend first segment to the total packet length */
1821         copy_len = rte_pktmbuf_pkt_len(mbuf) - rte_pktmbuf_data_len(mbuf);
1822
1823         if (unlikely(copy_len > rte_pktmbuf_tailroom(mbuf)))
1824                 return -1;
1825
1826         buffer = rte_pktmbuf_mtod_offset(mbuf, char *, mbuf->data_len);
1827         mbuf->data_len = (uint16_t)(mbuf->pkt_len);
1828
1829         /* Append data from next segments to the first one */
1830         m = mbuf->next;
1831         while (m != NULL) {
1832                 m_next = m->next;
1833
1834                 seg_len = rte_pktmbuf_data_len(m);
1835                 rte_memcpy(buffer, rte_pktmbuf_mtod(m, char *), seg_len);
1836                 buffer += seg_len;
1837
1838                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1839                 m = m_next;
1840         }
1841
1842         mbuf->next = NULL;
1843         mbuf->nb_segs = 1;
1844
1845         return 0;
1846 }
1847
1848 /**
1849  * Dump an mbuf structure to a file.
1850  *
1851  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1852  * segments (in the case of a chained buffer).
1853  *
1854  * @param f
1855  *   A pointer to a file for output
1856  * @param m
1857  *   The packet mbuf.
1858  * @param dump_len
1859  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1860  *   the packet.
1861  */
1862 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1863
1864 #ifdef __cplusplus
1865 }
1866 #endif
1867
1868 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */