mbuf: remove control mbuf
[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  * The RX packet is a 802.1q VLAN packet, and the tci has been
93  * saved in in mbuf->vlan_tci.
94  * If the flag PKT_RX_VLAN_STRIPPED is also present, the VLAN
95  * header has been stripped from mbuf data, else it is still
96  * present.
97  */
98 #define PKT_RX_VLAN          (1ULL << 0)
99
100 #define PKT_RX_RSS_HASH      (1ULL << 1)  /**< RX packet with RSS hash result. */
101 #define PKT_RX_FDIR          (1ULL << 2)  /**< RX packet with FDIR match indicate. */
102
103 /**
104  * Deprecated.
105  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
106  * PKT_RX_L4_CKSUM_MASK.
107  * This flag was set when the L4 checksum of a packet was detected as
108  * wrong by the hardware.
109  */
110 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD  (1ULL << 3)
111
112 /**
113  * Deprecated.
114  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
115  * PKT_RX_IP_CKSUM_MASK.
116  * This flag was set when the IP checksum of a packet was detected as
117  * wrong by the hardware.
118  */
119 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD  (1ULL << 4)
120
121 #define PKT_RX_EIP_CKSUM_BAD (1ULL << 5)  /**< External IP header checksum error. */
122
123 /**
124  * A vlan has been stripped by the hardware and its tci is saved in
125  * mbuf->vlan_tci. This can only happen if vlan stripping is enabled
126  * in the RX configuration of the PMD.
127  * When PKT_RX_VLAN_STRIPPED is set, PKT_RX_VLAN must also be set.
128  */
129 #define PKT_RX_VLAN_STRIPPED (1ULL << 6)
130
131 /**
132  * Mask of bits used to determine the status of RX IP checksum.
133  * - PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX IP checksum
134  * - PKT_RX_IP_CKSUM_BAD: the IP checksum in the packet is wrong
135  * - PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD: the IP checksum in the packet is valid
136  * - PKT_RX_IP_CKSUM_NONE: the IP checksum is not correct in the packet
137  *   data, but the integrity of the IP header is verified.
138  */
139 #define PKT_RX_IP_CKSUM_MASK ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
140
141 #define PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN 0
142 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD     (1ULL << 4)
143 #define PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD    (1ULL << 7)
144 #define PKT_RX_IP_CKSUM_NONE    ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
145
146 /**
147  * Mask of bits used to determine the status of RX L4 checksum.
148  * - PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX L4 checksum
149  * - PKT_RX_L4_CKSUM_BAD: the L4 checksum in the packet is wrong
150  * - PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD: the L4 checksum in the packet is valid
151  * - PKT_RX_L4_CKSUM_NONE: the L4 checksum is not correct in the packet
152  *   data, but the integrity of the L4 data is verified.
153  */
154 #define PKT_RX_L4_CKSUM_MASK ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
155
156 #define PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN 0
157 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD     (1ULL << 3)
158 #define PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD    (1ULL << 8)
159 #define PKT_RX_L4_CKSUM_NONE    ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
160
161 #define PKT_RX_IEEE1588_PTP  (1ULL << 9)  /**< RX IEEE1588 L2 Ethernet PT Packet. */
162 #define PKT_RX_IEEE1588_TMST (1ULL << 10) /**< RX IEEE1588 L2/L4 timestamped packet.*/
163 #define PKT_RX_FDIR_ID       (1ULL << 13) /**< FD id reported if FDIR match. */
164 #define PKT_RX_FDIR_FLX      (1ULL << 14) /**< Flexible bytes reported if FDIR match. */
165
166 /**
167  * The 2 vlans have been stripped by the hardware and their tci are
168  * saved in mbuf->vlan_tci (inner) and mbuf->vlan_tci_outer (outer).
169  * This can only happen if vlan stripping is enabled in the RX
170  * configuration of the PMD. If this flag is set,
171  * When PKT_RX_QINQ_STRIPPED is set, the flags (PKT_RX_VLAN |
172  * PKT_RX_VLAN_STRIPPED | PKT_RX_QINQ) must also be set.
173  */
174 #define PKT_RX_QINQ_STRIPPED (1ULL << 15)
175
176 /**
177  * When packets are coalesced by a hardware or virtual driver, this flag
178  * can be set in the RX mbuf, meaning that the m->tso_segsz field is
179  * valid and is set to the segment size of original packets.
180  */
181 #define PKT_RX_LRO           (1ULL << 16)
182
183 /**
184  * Indicate that the timestamp field in the mbuf is valid.
185  */
186 #define PKT_RX_TIMESTAMP     (1ULL << 17)
187
188 /**
189  * Indicate that security offload processing was applied on the RX packet.
190  */
191 #define PKT_RX_SEC_OFFLOAD              (1ULL << 18)
192
193 /**
194  * Indicate that security offload processing failed on the RX packet.
195  */
196 #define PKT_RX_SEC_OFFLOAD_FAILED       (1ULL << 19)
197
198 /**
199  * The RX packet is a double VLAN, and the outer tci has been
200  * saved in in mbuf->vlan_tci_outer.
201  * If the flag PKT_RX_QINQ_STRIPPED is also present, both VLANs
202  * headers have been stripped from mbuf data, else they are still
203  * present.
204  */
205 #define PKT_RX_QINQ          (1ULL << 20)
206
207 /* add new RX flags here */
208
209 /* add new TX flags here */
210
211 /**
212  * Request security offload processing on the TX packet.
213  */
214 #define PKT_TX_SEC_OFFLOAD              (1ULL << 43)
215
216 /**
217  * Offload the MACsec. This flag must be set by the application to enable
218  * this offload feature for a packet to be transmitted.
219  */
220 #define PKT_TX_MACSEC        (1ULL << 44)
221
222 /**
223  * Bits 45:48 used for the tunnel type.
224  * When doing Tx offload like TSO or checksum, the HW needs to configure the
225  * tunnel type into the HW descriptors.
226  */
227 #define PKT_TX_TUNNEL_VXLAN   (0x1ULL << 45)
228 #define PKT_TX_TUNNEL_GRE     (0x2ULL << 45)
229 #define PKT_TX_TUNNEL_IPIP    (0x3ULL << 45)
230 #define PKT_TX_TUNNEL_GENEVE  (0x4ULL << 45)
231 /**< TX packet with MPLS-in-UDP RFC 7510 header. */
232 #define PKT_TX_TUNNEL_MPLSINUDP (0x5ULL << 45)
233 /* add new TX TUNNEL type here */
234 #define PKT_TX_TUNNEL_MASK    (0xFULL << 45)
235
236 /**
237  * Second VLAN insertion (QinQ) flag.
238  */
239 #define PKT_TX_QINQ_PKT    (1ULL << 49)   /**< TX packet with double VLAN inserted. */
240
241 /**
242  * TCP segmentation offload. To enable this offload feature for a
243  * packet to be transmitted on hardware supporting TSO:
244  *  - set the PKT_TX_TCP_SEG flag in mbuf->ol_flags (this flag implies
245  *    PKT_TX_TCP_CKSUM)
246  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
247  *  - if it's IPv4, set the PKT_TX_IP_CKSUM flag and write the IP checksum
248  *    to 0 in the packet
249  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz
250  *  - calculate the pseudo header checksum without taking ip_len in account,
251  *    and set it in the TCP header. Refer to rte_ipv4_phdr_cksum() and
252  *    rte_ipv6_phdr_cksum() that can be used as helpers.
253  */
254 #define PKT_TX_TCP_SEG       (1ULL << 50)
255
256 #define PKT_TX_IEEE1588_TMST (1ULL << 51) /**< TX IEEE1588 packet to timestamp. */
257
258 /**
259  * Bits 52+53 used for L4 packet type with checksum enabled: 00: Reserved,
260  * 01: TCP checksum, 10: SCTP checksum, 11: UDP checksum. To use hardware
261  * L4 checksum offload, the user needs to:
262  *  - fill l2_len and l3_len in mbuf
263  *  - set the flags PKT_TX_TCP_CKSUM, PKT_TX_SCTP_CKSUM or PKT_TX_UDP_CKSUM
264  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
265  *  - calculate the pseudo header checksum and set it in the L4 header (only
266  *    for TCP or UDP). See rte_ipv4_phdr_cksum() and rte_ipv6_phdr_cksum().
267  *    For SCTP, set the crc field to 0.
268  */
269 #define PKT_TX_L4_NO_CKSUM   (0ULL << 52) /**< Disable L4 cksum of TX pkt. */
270 #define PKT_TX_TCP_CKSUM     (1ULL << 52) /**< TCP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
271 #define PKT_TX_SCTP_CKSUM    (2ULL << 52) /**< SCTP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
272 #define PKT_TX_UDP_CKSUM     (3ULL << 52) /**< UDP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
273 #define PKT_TX_L4_MASK       (3ULL << 52) /**< Mask for L4 cksum offload request. */
274
275 /**
276  * Offload the IP checksum in the hardware. The flag PKT_TX_IPV4 should
277  * also be set by the application, although a PMD will only check
278  * PKT_TX_IP_CKSUM.
279  *  - set the IP checksum field in the packet to 0
280  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len
281  */
282 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54)
283
284 /**
285  * Packet is IPv4. This flag must be set when using any offload feature
286  * (TSO, L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv4
287  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
288  * the inner headers.
289  */
290 #define PKT_TX_IPV4          (1ULL << 55)
291
292 /**
293  * Packet is IPv6. This flag must be set when using an offload feature
294  * (TSO or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv6
295  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
296  * the inner headers.
297  */
298 #define PKT_TX_IPV6          (1ULL << 56)
299
300 #define PKT_TX_VLAN_PKT      (1ULL << 57) /**< TX packet is a 802.1q VLAN packet. */
301
302 /**
303  * Offload the IP checksum of an external header in the hardware. The
304  * flag PKT_TX_OUTER_IPV4 should also be set by the application, alto ugh
305  * a PMD will only check PKT_TX_IP_CKSUM.  The IP checksum field in the
306  * packet must be set to 0.
307  *  - set the outer IP checksum field in the packet to 0
308  *  - fill the mbuf offload information: outer_l2_len, outer_l3_len
309  */
310 #define PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM   (1ULL << 58)
311
312 /**
313  * Packet outer header is IPv4. This flag must be set when using any
314  * outer offload feature (L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the
315  * outer header of the tunneled packet is an IPv4 packet.
316  */
317 #define PKT_TX_OUTER_IPV4   (1ULL << 59)
318
319 /**
320  * Packet outer header is IPv6. This flag must be set when using any
321  * outer offload feature (L4 checksum) to tell the NIC that the outer
322  * header of the tunneled packet is an IPv6 packet.
323  */
324 #define PKT_TX_OUTER_IPV6    (1ULL << 60)
325
326 /**
327  * Bitmask of all supported packet Tx offload features flags,
328  * which can be set for packet.
329  */
330 #define PKT_TX_OFFLOAD_MASK (    \
331                 PKT_TX_IP_CKSUM |        \
332                 PKT_TX_L4_MASK |         \
333                 PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM |  \
334                 PKT_TX_TCP_SEG |         \
335                 PKT_TX_IEEE1588_TMST |   \
336                 PKT_TX_QINQ_PKT |        \
337                 PKT_TX_VLAN_PKT |        \
338                 PKT_TX_TUNNEL_MASK |     \
339                 PKT_TX_MACSEC |          \
340                 PKT_TX_SEC_OFFLOAD)
341
342 #define __RESERVED           (1ULL << 61) /**< reserved for future mbuf use */
343
344 #define IND_ATTACHED_MBUF    (1ULL << 62) /**< Indirect attached mbuf */
345
346 /** Alignment constraint of mbuf private area. */
347 #define RTE_MBUF_PRIV_ALIGN 8
348
349 /**
350  * Get the name of a RX offload flag
351  *
352  * @param mask
353  *   The mask describing the flag.
354  * @return
355  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
356  */
357 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
358
359 /**
360  * Dump the list of RX offload flags in a buffer
361  *
362  * @param mask
363  *   The mask describing the RX flags.
364  * @param buf
365  *   The output buffer.
366  * @param buflen
367  *   The length of the buffer.
368  * @return
369  *   0 on success, (-1) on error.
370  */
371 int rte_get_rx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
372
373 /**
374  * Get the name of a TX offload flag
375  *
376  * @param mask
377  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
378  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
379  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
380  * @return
381  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
382  */
383 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
384
385 /**
386  * Dump the list of TX offload flags in a buffer
387  *
388  * @param mask
389  *   The mask describing the TX flags.
390  * @param buf
391  *   The output buffer.
392  * @param buflen
393  *   The length of the buffer.
394  * @return
395  *   0 on success, (-1) on error.
396  */
397 int rte_get_tx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
398
399 /**
400  * Some NICs need at least 2KB buffer to RX standard Ethernet frame without
401  * splitting it into multiple segments.
402  * So, for mbufs that planned to be involved into RX/TX, the recommended
403  * minimal buffer length is 2KB + RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
404  */
405 #define RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM       2048
406 #define RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE       \
407         (RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM + RTE_PKTMBUF_HEADROOM)
408
409 /* define a set of marker types that can be used to refer to set points in the
410  * mbuf */
411 __extension__
412 typedef void    *MARKER[0];   /**< generic marker for a point in a structure */
413 __extension__
414 typedef uint8_t  MARKER8[0];  /**< generic marker with 1B alignment */
415 __extension__
416 typedef uint64_t MARKER64[0]; /**< marker that allows us to overwrite 8 bytes
417                                * with a single assignment */
418
419 /**
420  * The generic rte_mbuf, containing a packet mbuf.
421  */
422 struct rte_mbuf {
423         MARKER cacheline0;
424
425         void *buf_addr;           /**< Virtual address of segment buffer. */
426         /**
427          * Physical address of segment buffer.
428          * Force alignment to 8-bytes, so as to ensure we have the exact
429          * same mbuf cacheline0 layout for 32-bit and 64-bit. This makes
430          * working on vector drivers easier.
431          */
432         RTE_STD_C11
433         union {
434                 rte_iova_t buf_iova;
435                 rte_iova_t buf_physaddr; /**< deprecated */
436         } __rte_aligned(sizeof(rte_iova_t));
437
438         /* next 8 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
439         MARKER64 rearm_data;
440         uint16_t data_off;
441
442         /**
443          * Reference counter. Its size should at least equal to the size
444          * of port field (16 bits), to support zero-copy broadcast.
445          * It should only be accessed using the following functions:
446          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
447          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
448          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
449          * config option.
450          */
451         RTE_STD_C11
452         union {
453                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
454                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
455         };
456         uint16_t nb_segs;         /**< Number of segments. */
457
458         /** Input port (16 bits to support more than 256 virtual ports). */
459         uint16_t port;
460
461         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
462
463         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
464         MARKER rx_descriptor_fields1;
465
466         /*
467          * The packet type, which is the combination of outer/inner L2, L3, L4
468          * and tunnel types. The packet_type is about data really present in the
469          * mbuf. Example: if vlan stripping is enabled, a received vlan packet
470          * would have RTE_PTYPE_L2_ETHER and not RTE_PTYPE_L2_VLAN because the
471          * vlan is stripped from the data.
472          */
473         RTE_STD_C11
474         union {
475                 uint32_t packet_type; /**< L2/L3/L4 and tunnel information. */
476                 struct {
477                         uint32_t l2_type:4; /**< (Outer) L2 type. */
478                         uint32_t l3_type:4; /**< (Outer) L3 type. */
479                         uint32_t l4_type:4; /**< (Outer) L4 type. */
480                         uint32_t tun_type:4; /**< Tunnel type. */
481                         RTE_STD_C11
482                         union {
483                                 uint8_t inner_esp_next_proto;
484                                 /**< ESP next protocol type, valid if
485                                  * RTE_PTYPE_TUNNEL_ESP tunnel type is set
486                                  * on both Tx and Rx.
487                                  */
488                                 __extension__
489                                 struct {
490                                         uint8_t inner_l2_type:4;
491                                         /**< Inner L2 type. */
492                                         uint8_t inner_l3_type:4;
493                                         /**< Inner L3 type. */
494                                 };
495                         };
496                         uint32_t inner_l4_type:4; /**< Inner L4 type. */
497                 };
498         };
499
500         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
501         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
502         /** VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_VLAN_STRIPPED is set. */
503         uint16_t vlan_tci;
504
505         union {
506                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
507                 struct {
508                         RTE_STD_C11
509                         union {
510                                 struct {
511                                         uint16_t hash;
512                                         uint16_t id;
513                                 };
514                                 uint32_t lo;
515                                 /**< Second 4 flexible bytes */
516                         };
517                         uint32_t hi;
518                         /**< First 4 flexible bytes or FD ID, dependent on
519                              PKT_RX_FDIR_* flag in ol_flags. */
520                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
521                 struct {
522                         uint32_t lo;
523                         uint32_t hi;
524                 } sched;          /**< Hierarchical scheduler */
525                 uint32_t usr;     /**< User defined tags. See rte_distributor_process() */
526         } hash;                   /**< hash information */
527
528         /** Outer VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_QINQ_STRIPPED is set. */
529         uint16_t vlan_tci_outer;
530
531         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
532
533         /** Valid if PKT_RX_TIMESTAMP is set. The unit and time reference
534          * are not normalized but are always the same for a given port.
535          */
536         uint64_t timestamp;
537
538         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
539         MARKER cacheline1 __rte_cache_min_aligned;
540
541         RTE_STD_C11
542         union {
543                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
544                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
545         };
546
547         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
548         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
549
550         /* fields to support TX offloads */
551         RTE_STD_C11
552         union {
553                 uint64_t tx_offload;       /**< combined for easy fetch */
554                 __extension__
555                 struct {
556                         uint64_t l2_len:7;
557                         /**< L2 (MAC) Header Length for non-tunneling pkt.
558                          * Outer_L4_len + ... + Inner_L2_len for tunneling pkt.
559                          */
560                         uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
561                         uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
562                         uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
563
564                         /* fields for TX offloading of tunnels */
565                         uint64_t outer_l3_len:9; /**< Outer L3 (IP) Hdr Length. */
566                         uint64_t outer_l2_len:7; /**< Outer L2 (MAC) Hdr Length. */
567
568                         /* uint64_t unused:8; */
569                 };
570         };
571
572         /** Size of the application private data. In case of an indirect
573          * mbuf, it stores the direct mbuf private data size. */
574         uint16_t priv_size;
575
576         /** Timesync flags for use with IEEE1588. */
577         uint16_t timesync;
578
579         /** Sequence number. See also rte_reorder_insert(). */
580         uint32_t seqn;
581
582 } __rte_cache_aligned;
583
584 /**< Maximum number of nb_segs allowed. */
585 #define RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS    UINT16_MAX
586
587 /**
588  * Prefetch the first part of the mbuf
589  *
590  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
591  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
592  * 64B, the second part will also be prefetched.
593  *
594  * @param m
595  *   The pointer to the mbuf.
596  */
597 static inline void
598 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
599 {
600         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
601 }
602
603 /**
604  * Prefetch the second part of the mbuf
605  *
606  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
607  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
608  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
609  * already in cache.
610  *
611  * @param m
612  *   The pointer to the mbuf.
613  */
614 static inline void
615 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
616 {
617 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
618         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
619 #else
620         RTE_SET_USED(m);
621 #endif
622 }
623
624
625 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
626
627 /**
628  * Return the IO address of the beginning of the mbuf data
629  *
630  * @param mb
631  *   The pointer to the mbuf.
632  * @return
633  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
634  */
635 static inline rte_iova_t
636 rte_mbuf_data_iova(const struct rte_mbuf *mb)
637 {
638         return mb->buf_iova + mb->data_off;
639 }
640
641 __rte_deprecated
642 static inline phys_addr_t
643 rte_mbuf_data_dma_addr(const struct rte_mbuf *mb)
644 {
645         return rte_mbuf_data_iova(mb);
646 }
647
648 /**
649  * Return the default IO address of the beginning of the mbuf data
650  *
651  * This function is used by drivers in their receive function, as it
652  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
653  * the default headroom in account.
654  *
655  * @param mb
656  *   The pointer to the mbuf.
657  * @return
658  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
659  */
660 static inline rte_iova_t
661 rte_mbuf_data_iova_default(const struct rte_mbuf *mb)
662 {
663         return mb->buf_iova + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
664 }
665
666 __rte_deprecated
667 static inline phys_addr_t
668 rte_mbuf_data_dma_addr_default(const struct rte_mbuf *mb)
669 {
670         return rte_mbuf_data_iova_default(mb);
671 }
672
673 /**
674  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
675  *
676  * @param mi
677  *   The pointer to the indirect mbuf.
678  * @return
679  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
680  */
681 static inline struct rte_mbuf *
682 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
683 {
684         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
685 }
686
687 /**
688  * Return the buffer address embedded in the given mbuf.
689  *
690  * @param md
691  *   The pointer to the mbuf.
692  * @return
693  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
694  */
695 static inline char *
696 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
697 {
698         char *buffer_addr;
699         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
700         return buffer_addr;
701 }
702
703 /**
704  * Returns TRUE if given mbuf is indirect, or FALSE otherwise.
705  */
706 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   ((mb)->ol_flags & IND_ATTACHED_MBUF)
707
708 /**
709  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
710  */
711 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb)     (!RTE_MBUF_INDIRECT(mb))
712
713 /**
714  * Private data in case of pktmbuf pool.
715  *
716  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
717  * appended after the mempool structure (in private data).
718  */
719 struct rte_pktmbuf_pool_private {
720         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
721         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
722 };
723
724 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
725
726 /**  check mbuf type in debug mode */
727 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
728
729 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
730
731 /**  check mbuf type in debug mode */
732 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
733
734 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
735
736 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
737
738 /**
739  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
740  * @param m
741  *   Mbuf to read
742  * @return
743  *   Reference count number.
744  */
745 static inline uint16_t
746 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
747 {
748         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
749 }
750
751 /**
752  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
753  * @param m
754  *   Mbuf to update
755  * @param new_value
756  *   Value set
757  */
758 static inline void
759 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
760 {
761         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, new_value);
762 }
763
764 /* internal */
765 static inline uint16_t
766 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
767 {
768         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
769 }
770
771 /**
772  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
773  * @param m
774  *   Mbuf to update
775  * @param value
776  *   Value to add/subtract
777  * @return
778  *   Updated value
779  */
780 static inline uint16_t
781 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
782 {
783         /*
784          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
785          * call it in the case where we know we are the uniq holder of
786          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
787          * operation has to be used because concurrent accesses on the
788          * reference counter can occur.
789          */
790         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
791                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1 + value);
792                 return 1 + value;
793         }
794
795         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
796 }
797
798 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
799
800 /* internal */
801 static inline uint16_t
802 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
803 {
804         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
805         return m->refcnt;
806 }
807
808 /**
809  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
810  */
811 static inline uint16_t
812 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
813 {
814         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
815 }
816
817 /**
818  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
819  */
820 static inline uint16_t
821 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
822 {
823         return m->refcnt;
824 }
825
826 /**
827  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
828  */
829 static inline void
830 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
831 {
832         m->refcnt = new_value;
833 }
834
835 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
836
837 /** Mbuf prefetch */
838 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
839         if ((m) != NULL)                        \
840                 rte_prefetch0(m);               \
841 } while (0)
842
843
844 /**
845  * Sanity checks on an mbuf.
846  *
847  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
848  * panic if corruption is detected.
849  *
850  * @param m
851  *   The mbuf to be checked.
852  * @param is_header
853  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
854  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
855  */
856 void
857 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
858
859 #define MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m) do {                            \
860         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);               \
861         RTE_ASSERT((m)->next == NULL);                          \
862         RTE_ASSERT((m)->nb_segs == 1);                          \
863         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);                          \
864 } while (0)
865
866 /**
867  * Allocate an uninitialized mbuf from mempool *mp*.
868  *
869  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
870  * allocate an uninitialized mbuf. The driver is responsible of
871  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
872  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
873  *
874  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
875  * are initialized: buf_addr, buf_iova, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
876  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
877  * by the caller.
878  *
879  * @param mp
880  *   The mempool from which mbuf is allocated.
881  * @return
882  *   - The pointer to the new mbuf on success.
883  *   - NULL if allocation failed.
884  */
885 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
886 {
887         struct rte_mbuf *m;
888         void *mb = NULL;
889
890         if (rte_mempool_get(mp, &mb) < 0)
891                 return NULL;
892         m = (struct rte_mbuf *)mb;
893         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m);
894         return m;
895 }
896
897 /**
898  * Put mbuf back into its original mempool.
899  *
900  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
901  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
902  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
903  *
904  * This function should be used with care, when optimization is
905  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
906  * rte_pktmbuf_free_seg().
907  *
908  * @param m
909  *   The mbuf to be freed.
910  */
911 static __rte_always_inline void
912 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
913 {
914         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m));
915         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
916         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
917         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
918         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
919         rte_mempool_put(m->pool, m);
920 }
921
922 /* compat with older versions */
923 __rte_deprecated
924 static inline void
925 __rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
926 {
927         rte_mbuf_raw_free(m);
928 }
929
930 /**
931  * The packet mbuf constructor.
932  *
933  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
934  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
935  * address, and so on). This function is given as a callback function to
936  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
937  *
938  * @param mp
939  *   The mempool from which mbufs originate.
940  * @param opaque_arg
941  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
942  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
943  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
944  * @param m
945  *   The mbuf to initialize.
946  * @param i
947  *   The index of the mbuf in the pool table.
948  */
949 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
950                       void *m, unsigned i);
951
952
953 /**
954  * A  packet mbuf pool constructor.
955  *
956  * This function initializes the mempool private data in the case of a
957  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
958  * function must be called on the mempool before it is used, or it
959  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
960  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
961  * provide another packet size.
962  *
963  * @param mp
964  *   The mempool from which mbufs originate.
965  * @param opaque_arg
966  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
967  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
968  *   rte_mempool_create().
969  */
970 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
971
972 /**
973  * Create a mbuf pool.
974  *
975  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
976  * a wrapper to rte_mempool functions.
977  *
978  * @param name
979  *   The name of the mbuf pool.
980  * @param n
981  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
982  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
983  *   n = (2^q - 1).
984  * @param cache_size
985  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
986  *   details.
987  * @param priv_size
988  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
989  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
990  * @param data_room_size
991  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
992  * @param socket_id
993  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
994  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
995  *   reserved zone.
996  * @return
997  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
998  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
999  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1000  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1001  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
1002  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1003  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1004  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1005  */
1006 struct rte_mempool *
1007 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
1008         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
1009         int socket_id);
1010
1011 /**
1012  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1013  *
1014  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
1015  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
1016  *
1017  * @param mp
1018  *   The packet mbuf pool.
1019  * @return
1020  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
1021  */
1022 static inline uint16_t
1023 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
1024 {
1025         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1026
1027         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1028         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
1029 }
1030
1031 /**
1032  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1033  *
1034  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
1035  * structure and the data buffer where an application can store data
1036  * associated to a packet.
1037  *
1038  * @param mp
1039  *   The packet mbuf pool.
1040  * @return
1041  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
1042  */
1043 static inline uint16_t
1044 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
1045 {
1046         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1047
1048         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1049         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
1050 }
1051
1052 /**
1053  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
1054  *
1055  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
1056  *
1057  * @param m
1058  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
1059  */
1060 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
1061 {
1062         m->data_off = RTE_MIN(RTE_PKTMBUF_HEADROOM, (uint16_t)m->buf_len);
1063 }
1064
1065 /**
1066  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
1067  *
1068  * The given mbuf must have only one segment.
1069  *
1070  * @param m
1071  *   The packet mbuf to be resetted.
1072  */
1073 #define MBUF_INVALID_PORT UINT16_MAX
1074
1075 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
1076 {
1077         m->next = NULL;
1078         m->pkt_len = 0;
1079         m->tx_offload = 0;
1080         m->vlan_tci = 0;
1081         m->vlan_tci_outer = 0;
1082         m->nb_segs = 1;
1083         m->port = MBUF_INVALID_PORT;
1084
1085         m->ol_flags = 0;
1086         m->packet_type = 0;
1087         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1088
1089         m->data_len = 0;
1090         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1091 }
1092
1093 /**
1094  * Allocate a new mbuf from a mempool.
1095  *
1096  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
1097  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
1098  * (if buffer size allows).
1099  *
1100  * @param mp
1101  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
1102  * @return
1103  *   - The pointer to the new mbuf on success.
1104  *   - NULL if allocation failed.
1105  */
1106 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
1107 {
1108         struct rte_mbuf *m;
1109         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
1110                 rte_pktmbuf_reset(m);
1111         return m;
1112 }
1113
1114 /**
1115  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
1116  * values.
1117  *
1118  *  @param pool
1119  *    The mempool from which mbufs are allocated.
1120  *  @param mbufs
1121  *    Array of pointers to mbufs
1122  *  @param count
1123  *    Array size
1124  *  @return
1125  *   - 0: Success
1126  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no mbufs are retrieved.
1127  */
1128 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
1129          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
1130 {
1131         unsigned idx = 0;
1132         int rc;
1133
1134         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
1135         if (unlikely(rc))
1136                 return rc;
1137
1138         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
1139          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
1140          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
1141          * check if count is zero.
1142          */
1143         switch (count % 4) {
1144         case 0:
1145                 while (idx != count) {
1146                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1147                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1148                         idx++;
1149                         /* fall-through */
1150         case 3:
1151                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1152                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1153                         idx++;
1154                         /* fall-through */
1155         case 2:
1156                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1157                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1158                         idx++;
1159                         /* fall-through */
1160         case 1:
1161                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1162                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1163                         idx++;
1164                         /* fall-through */
1165                 }
1166         }
1167         return 0;
1168 }
1169
1170 /**
1171  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1172  *
1173  * After attachment we refer the mbuf we attached as 'indirect',
1174  * while mbuf we attached to as 'direct'.
1175  * The direct mbuf's reference counter is incremented.
1176  *
1177  * Right now, not supported:
1178  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1179  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1180  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1181  *
1182  * @param mi
1183  *   The indirect packet mbuf.
1184  * @param m
1185  *   The packet mbuf we're attaching to.
1186  */
1187 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1188 {
1189         struct rte_mbuf *md;
1190
1191         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1192             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1193
1194         /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1195         if (RTE_MBUF_DIRECT(m))
1196                 md = m;
1197         else
1198                 md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1199
1200         rte_mbuf_refcnt_update(md, 1);
1201         mi->priv_size = m->priv_size;
1202         mi->buf_iova = m->buf_iova;
1203         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1204         mi->buf_len = m->buf_len;
1205
1206         mi->data_off = m->data_off;
1207         mi->data_len = m->data_len;
1208         mi->port = m->port;
1209         mi->vlan_tci = m->vlan_tci;
1210         mi->vlan_tci_outer = m->vlan_tci_outer;
1211         mi->tx_offload = m->tx_offload;
1212         mi->hash = m->hash;
1213
1214         mi->next = NULL;
1215         mi->pkt_len = mi->data_len;
1216         mi->nb_segs = 1;
1217         mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1218         mi->packet_type = m->packet_type;
1219         mi->timestamp = m->timestamp;
1220
1221         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1222         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1223 }
1224
1225 /**
1226  * Detach an indirect packet mbuf.
1227  *
1228  *  - restore original mbuf address and length values.
1229  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1230  *  - decrement the direct mbuf's reference counter. When the
1231  *  reference counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1232  *
1233  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1234  *
1235  * @param m
1236  *   The indirect attached packet mbuf.
1237  */
1238 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1239 {
1240         struct rte_mbuf *md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1241         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1242         uint32_t mbuf_size, buf_len, priv_size;
1243
1244         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1245         mbuf_size = sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size;
1246         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1247
1248         m->priv_size = priv_size;
1249         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1250         m->buf_iova = rte_mempool_virt2iova(m) + mbuf_size;
1251         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1252         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1253         m->data_len = 0;
1254         m->ol_flags = 0;
1255
1256         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1257                 md->next = NULL;
1258                 md->nb_segs = 1;
1259                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1260                 rte_mbuf_raw_free(md);
1261         }
1262 }
1263
1264 /**
1265  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1266  *
1267  * This function does the same than a free, except that it does not
1268  * return the segment to its pool.
1269  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1270  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1271  *
1272  * @param m
1273  *   The mbuf to be unlinked
1274  * @return
1275  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1276  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1277  */
1278 static __rte_always_inline struct rte_mbuf *
1279 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1280 {
1281         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1282
1283         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1284
1285                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1286                         rte_pktmbuf_detach(m);
1287
1288                 if (m->next != NULL) {
1289                         m->next = NULL;
1290                         m->nb_segs = 1;
1291                 }
1292
1293                 return m;
1294
1295         } else if (__rte_mbuf_refcnt_update(m, -1) == 0) {
1296
1297                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1298                         rte_pktmbuf_detach(m);
1299
1300                 if (m->next != NULL) {
1301                         m->next = NULL;
1302                         m->nb_segs = 1;
1303                 }
1304                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1305
1306                 return m;
1307         }
1308         return NULL;
1309 }
1310
1311 /* deprecated, replaced by rte_pktmbuf_prefree_seg() */
1312 __rte_deprecated
1313 static inline struct rte_mbuf *
1314 __rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1315 {
1316         return rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1317 }
1318
1319 /**
1320  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1321  *
1322  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1323  * buffers.
1324  *
1325  * @param m
1326  *   The packet mbuf segment to be freed.
1327  */
1328 static __rte_always_inline void
1329 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1330 {
1331         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1332         if (likely(m != NULL))
1333                 rte_mbuf_raw_free(m);
1334 }
1335
1336 /**
1337  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1338  *
1339  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1340  * segment is added back into its original mempool.
1341  *
1342  * @param m
1343  *   The packet mbuf to be freed.
1344  */
1345 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1346 {
1347         struct rte_mbuf *m_next;
1348
1349         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1350
1351         while (m != NULL) {
1352                 m_next = m->next;
1353                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1354                 m = m_next;
1355         }
1356 }
1357
1358 /**
1359  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
1360  *
1361  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1362  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1363  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1364  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1365  * from the original packet mbuf.
1366  *
1367  * @param md
1368  *   The packet mbuf to be cloned.
1369  * @param mp
1370  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1371  * @return
1372  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1373  *   - NULL if allocation fails.
1374  */
1375 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
1376                 struct rte_mempool *mp)
1377 {
1378         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
1379         uint32_t pktlen;
1380         uint16_t nseg;
1381
1382         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
1383                 return NULL;
1384
1385         mi = mc;
1386         prev = &mi->next;
1387         pktlen = md->pkt_len;
1388         nseg = 0;
1389
1390         do {
1391                 nseg++;
1392                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
1393                 *prev = mi;
1394                 prev = &mi->next;
1395         } while ((md = md->next) != NULL &&
1396             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
1397
1398         *prev = NULL;
1399         mc->nb_segs = nseg;
1400         mc->pkt_len = pktlen;
1401
1402         /* Allocation of new indirect segment failed */
1403         if (unlikely (mi == NULL)) {
1404                 rte_pktmbuf_free(mc);
1405                 return NULL;
1406         }
1407
1408         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
1409         return mc;
1410 }
1411
1412 /**
1413  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1414  *
1415  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1416  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1417  *
1418  * @param m
1419  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1420  * @param v
1421  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1422  */
1423 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1424 {
1425         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1426
1427         do {
1428                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1429         } while ((m = m->next) != NULL);
1430 }
1431
1432 /**
1433  * Get the headroom in a packet mbuf.
1434  *
1435  * @param m
1436  *   The packet mbuf.
1437  * @return
1438  *   The length of the headroom.
1439  */
1440 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1441 {
1442         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1443         return m->data_off;
1444 }
1445
1446 /**
1447  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1448  *
1449  * @param m
1450  *   The packet mbuf.
1451  * @return
1452  *   The length of the tailroom.
1453  */
1454 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1455 {
1456         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1457         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1458                           m->data_len);
1459 }
1460
1461 /**
1462  * Get the last segment of the packet.
1463  *
1464  * @param m
1465  *   The packet mbuf.
1466  * @return
1467  *   The last segment of the given mbuf.
1468  */
1469 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1470 {
1471         struct rte_mbuf *m2 = (struct rte_mbuf *)m;
1472
1473         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1474         while (m2->next != NULL)
1475                 m2 = m2->next;
1476         return m2;
1477 }
1478
1479 /**
1480  * A macro that points to an offset into the data in the mbuf.
1481  *
1482  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1483  * function, the user must ensure that the first segment is large
1484  * enough to accommodate its data.
1485  *
1486  * @param m
1487  *   The packet mbuf.
1488  * @param o
1489  *   The offset into the mbuf data.
1490  * @param t
1491  *   The type to cast the result into.
1492  */
1493 #define rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, o)        \
1494         ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off + (o)))
1495
1496 /**
1497  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
1498  *
1499  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1500  * function, the user must ensure that the first segment is large
1501  * enough to accommodate its data.
1502  *
1503  * @param m
1504  *   The packet mbuf.
1505  * @param t
1506  *   The type to cast the result into.
1507  */
1508 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, 0)
1509
1510 /**
1511  * A macro that returns the IO address that points to an offset of the
1512  * start of the data in the mbuf
1513  *
1514  * @param m
1515  *   The packet mbuf.
1516  * @param o
1517  *   The offset into the data to calculate address from.
1518  */
1519 #define rte_pktmbuf_iova_offset(m, o) \
1520         (rte_iova_t)((m)->buf_iova + (m)->data_off + (o))
1521
1522 /* deprecated */
1523 #define rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, o) \
1524         rte_pktmbuf_iova_offset(m, o)
1525
1526 /**
1527  * A macro that returns the IO address that points to the start of the
1528  * data in the mbuf
1529  *
1530  * @param m
1531  *   The packet mbuf.
1532  */
1533 #define rte_pktmbuf_iova(m) rte_pktmbuf_iova_offset(m, 0)
1534
1535 /* deprecated */
1536 #define rte_pktmbuf_mtophys(m) rte_pktmbuf_iova(m)
1537
1538 /**
1539  * A macro that returns the length of the packet.
1540  *
1541  * The value can be read or assigned.
1542  *
1543  * @param m
1544  *   The packet mbuf.
1545  */
1546 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1547
1548 /**
1549  * A macro that returns the length of the segment.
1550  *
1551  * The value can be read or assigned.
1552  *
1553  * @param m
1554  *   The packet mbuf.
1555  */
1556 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1557
1558 /**
1559  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1560  *
1561  * Returns a pointer to the new
1562  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1563  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1564  *
1565  * @param m
1566  *   The pkt mbuf.
1567  * @param len
1568  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1569  * @return
1570  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1571  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1572  */
1573 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1574                                         uint16_t len)
1575 {
1576         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1577
1578         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1579                 return NULL;
1580
1581         m->data_off -= len;
1582         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1583         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1584
1585         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1586 }
1587
1588 /**
1589  * Append len bytes to an mbuf.
1590  *
1591  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1592  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1593  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1594  *
1595  * @param m
1596  *   The packet mbuf.
1597  * @param len
1598  *   The amount of data to append (in bytes).
1599  * @return
1600  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1601  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1602  */
1603 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1604 {
1605         void *tail;
1606         struct rte_mbuf *m_last;
1607
1608         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1609
1610         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1611         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1612                 return NULL;
1613
1614         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1615         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1616         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1617         return (char*) tail;
1618 }
1619
1620 /**
1621  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1622  *
1623  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1624  * length is greater than the length of the first segment, then the
1625  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1626  *
1627  * @param m
1628  *   The packet mbuf.
1629  * @param len
1630  *   The amount of data to remove (in bytes).
1631  * @return
1632  *   A pointer to the new start of the data.
1633  */
1634 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1635 {
1636         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1637
1638         if (unlikely(len > m->data_len))
1639                 return NULL;
1640
1641         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1642         m->data_off += len;
1643         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1644         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1645 }
1646
1647 /**
1648  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1649  *
1650  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1651  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1652  *
1653  * @param m
1654  *   The packet mbuf.
1655  * @param len
1656  *   The amount of data to remove (in bytes).
1657  * @return
1658  *   - 0: On success.
1659  *   - -1: On error.
1660  */
1661 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1662 {
1663         struct rte_mbuf *m_last;
1664
1665         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1666
1667         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1668         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1669                 return -1;
1670
1671         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1672         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1673         return 0;
1674 }
1675
1676 /**
1677  * Test if mbuf data is contiguous.
1678  *
1679  * @param m
1680  *   The packet mbuf.
1681  * @return
1682  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1683  *   - 0, if there is several segments.
1684  */
1685 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1686 {
1687         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1688         return !!(m->nb_segs == 1);
1689 }
1690
1691 /**
1692  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
1693  */
1694 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
1695         uint32_t len, void *buf);
1696
1697 /**
1698  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
1699  *
1700  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
1701  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
1702  * pointer.
1703  *
1704  * @param m
1705  *   The pointer to the mbuf.
1706  * @param off
1707  *   The offset of the data in the mbuf.
1708  * @param len
1709  *   The amount of bytes to read.
1710  * @param buf
1711  *   The buffer where data is copied if it is not contiguous in mbuf
1712  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
1713  * @return
1714  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
1715  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
1716  */
1717 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
1718         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
1719 {
1720         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
1721                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
1722         else
1723                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
1724 }
1725
1726 /**
1727  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
1728  *
1729  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
1730  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
1731  * chain the entries manually.
1732  *
1733  * @param head
1734  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
1735  * @param tail
1736  *   The mbuf to put last in the chain
1737  *
1738  * @return
1739  *   - 0, on success.
1740  *   - -EOVERFLOW, if the chain segment limit exceeded
1741  */
1742 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
1743 {
1744         struct rte_mbuf *cur_tail;
1745
1746         /* Check for number-of-segments-overflow */
1747         if (head->nb_segs + tail->nb_segs > RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS)
1748                 return -EOVERFLOW;
1749
1750         /* Chain 'tail' onto the old tail */
1751         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
1752         cur_tail->next = tail;
1753
1754         /* accumulate number of segments and total length. */
1755         head->nb_segs += tail->nb_segs;
1756         head->pkt_len += tail->pkt_len;
1757
1758         /* pkt_len is only set in the head */
1759         tail->pkt_len = tail->data_len;
1760
1761         return 0;
1762 }
1763
1764 /**
1765  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
1766  *
1767  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
1768  *
1769  * @param m
1770  *   The packet mbuf to be validated.
1771  * @return
1772  *   0 if packet is valid
1773  */
1774 static inline int
1775 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
1776 {
1777         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
1778         uint64_t inner_l3_offset = m->l2_len;
1779
1780         /* Does packet set any of available offloads? */
1781         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
1782                 return 0;
1783
1784         if (ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM)
1785                 inner_l3_offset += m->outer_l2_len + m->outer_l3_len;
1786
1787         /* Headers are fragmented */
1788         if (rte_pktmbuf_data_len(m) < inner_l3_offset + m->l3_len + m->l4_len)
1789                 return -ENOTSUP;
1790
1791         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
1792         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
1793                 return -EINVAL;
1794
1795         /* IP type not set when required */
1796         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
1797                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
1798                         return -EINVAL;
1799
1800         /* Check requirements for TSO packet */
1801         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
1802                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
1803                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
1804                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
1805                         return -EINVAL;
1806
1807         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
1808         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
1809                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
1810                 return -EINVAL;
1811
1812         return 0;
1813 }
1814
1815 /**
1816  * Linearize data in mbuf.
1817  *
1818  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
1819  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
1820  *
1821  * @param mbuf
1822  *   mbuf to linearize
1823  * @return
1824  *   - 0, on success
1825  *   - -1, on error
1826  */
1827 static inline int
1828 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
1829 {
1830         int seg_len, copy_len;
1831         struct rte_mbuf *m;
1832         struct rte_mbuf *m_next;
1833         char *buffer;
1834
1835         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
1836                 return 0;
1837
1838         /* Extend first segment to the total packet length */
1839         copy_len = rte_pktmbuf_pkt_len(mbuf) - rte_pktmbuf_data_len(mbuf);
1840
1841         if (unlikely(copy_len > rte_pktmbuf_tailroom(mbuf)))
1842                 return -1;
1843
1844         buffer = rte_pktmbuf_mtod_offset(mbuf, char *, mbuf->data_len);
1845         mbuf->data_len = (uint16_t)(mbuf->pkt_len);
1846
1847         /* Append data from next segments to the first one */
1848         m = mbuf->next;
1849         while (m != NULL) {
1850                 m_next = m->next;
1851
1852                 seg_len = rte_pktmbuf_data_len(m);
1853                 rte_memcpy(buffer, rte_pktmbuf_mtod(m, char *), seg_len);
1854                 buffer += seg_len;
1855
1856                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1857                 m = m_next;
1858         }
1859
1860         mbuf->next = NULL;
1861         mbuf->nb_segs = 1;
1862
1863         return 0;
1864 }
1865
1866 /**
1867  * Dump an mbuf structure to a file.
1868  *
1869  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1870  * segments (in the case of a chained buffer).
1871  *
1872  * @param f
1873  *   A pointer to a file for output
1874  * @param m
1875  *   The packet mbuf.
1876  * @param dump_len
1877  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1878  *   the packet.
1879  */
1880 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1881
1882 #ifdef __cplusplus
1883 }
1884 #endif
1885
1886 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */