mbuf: use 2 bytes for port and nb segments
[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         /* next 8 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
404         MARKER64 rearm_data;
405         uint16_t data_off;
406
407         /**
408          * Reference counter. Its size should at least equal to the size
409          * of port field (16 bits), to support zero-copy broadcast.
410          * It should only be accessed using the following functions:
411          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
412          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
413          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
414          * config option.
415          */
416         RTE_STD_C11
417         union {
418                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
419                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
420         };
421         uint16_t nb_segs;         /**< Number of segments. */
422
423         /** Input port (16 bits to support more than 256 virtual ports). */
424         uint16_t port;
425
426         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
427
428         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
429         MARKER rx_descriptor_fields1;
430
431         /*
432          * The packet type, which is the combination of outer/inner L2, L3, L4
433          * and tunnel types. The packet_type is about data really present in the
434          * mbuf. Example: if vlan stripping is enabled, a received vlan packet
435          * would have RTE_PTYPE_L2_ETHER and not RTE_PTYPE_L2_VLAN because the
436          * vlan is stripped from the data.
437          */
438         RTE_STD_C11
439         union {
440                 uint32_t packet_type; /**< L2/L3/L4 and tunnel information. */
441                 struct {
442                         uint32_t l2_type:4; /**< (Outer) L2 type. */
443                         uint32_t l3_type:4; /**< (Outer) L3 type. */
444                         uint32_t l4_type:4; /**< (Outer) L4 type. */
445                         uint32_t tun_type:4; /**< Tunnel type. */
446                         uint32_t inner_l2_type:4; /**< Inner L2 type. */
447                         uint32_t inner_l3_type:4; /**< Inner L3 type. */
448                         uint32_t inner_l4_type:4; /**< Inner L4 type. */
449                 };
450         };
451
452         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
453         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
454         /** VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_VLAN_STRIPPED is set. */
455         uint16_t vlan_tci;
456
457         union {
458                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
459                 struct {
460                         RTE_STD_C11
461                         union {
462                                 struct {
463                                         uint16_t hash;
464                                         uint16_t id;
465                                 };
466                                 uint32_t lo;
467                                 /**< Second 4 flexible bytes */
468                         };
469                         uint32_t hi;
470                         /**< First 4 flexible bytes or FD ID, dependent on
471                              PKT_RX_FDIR_* flag in ol_flags. */
472                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
473                 struct {
474                         uint32_t lo;
475                         uint32_t hi;
476                 } sched;          /**< Hierarchical scheduler */
477                 uint32_t usr;     /**< User defined tags. See rte_distributor_process() */
478         } hash;                   /**< hash information */
479
480         uint32_t seqn; /**< Sequence number. See also rte_reorder_insert() */
481
482         /** Outer VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_QINQ_STRIPPED is set. */
483         uint16_t vlan_tci_outer;
484
485         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
486         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
487         MARKER cacheline1 __rte_cache_min_aligned;
488
489         RTE_STD_C11
490         union {
491                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
492                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
493         };
494
495         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
496         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
497
498         /* fields to support TX offloads */
499         RTE_STD_C11
500         union {
501                 uint64_t tx_offload;       /**< combined for easy fetch */
502                 __extension__
503                 struct {
504                         uint64_t l2_len:7;
505                         /**< L2 (MAC) Header Length for non-tunneling pkt.
506                          * Outer_L4_len + ... + Inner_L2_len for tunneling pkt.
507                          */
508                         uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
509                         uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
510                         uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
511
512                         /* fields for TX offloading of tunnels */
513                         uint64_t outer_l3_len:9; /**< Outer L3 (IP) Hdr Length. */
514                         uint64_t outer_l2_len:7; /**< Outer L2 (MAC) Hdr Length. */
515
516                         /* uint64_t unused:8; */
517                 };
518         };
519
520         /** Size of the application private data. In case of an indirect
521          * mbuf, it stores the direct mbuf private data size. */
522         uint16_t priv_size;
523
524         /** Timesync flags for use with IEEE1588. */
525         uint16_t timesync;
526 } __rte_cache_aligned;
527
528 /**
529  * Prefetch the first part of the mbuf
530  *
531  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
532  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
533  * 64B, the second part will also be prefetched.
534  *
535  * @param m
536  *   The pointer to the mbuf.
537  */
538 static inline void
539 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
540 {
541         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
542 }
543
544 /**
545  * Prefetch the second part of the mbuf
546  *
547  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
548  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
549  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
550  * already in cache.
551  *
552  * @param m
553  *   The pointer to the mbuf.
554  */
555 static inline void
556 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
557 {
558 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
559         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
560 #else
561         RTE_SET_USED(m);
562 #endif
563 }
564
565
566 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
567
568 /**
569  * Return the DMA address of the beginning of the mbuf data
570  *
571  * @param mb
572  *   The pointer to the mbuf.
573  * @return
574  *   The physical address of the beginning of the mbuf data
575  */
576 static inline phys_addr_t
577 rte_mbuf_data_dma_addr(const struct rte_mbuf *mb)
578 {
579         return mb->buf_physaddr + mb->data_off;
580 }
581
582 /**
583  * Return the default DMA address of the beginning of the mbuf data
584  *
585  * This function is used by drivers in their receive function, as it
586  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
587  * the default headroom in account.
588  *
589  * @param mb
590  *   The pointer to the mbuf.
591  * @return
592  *   The physical address of the beginning of the mbuf data
593  */
594 static inline phys_addr_t
595 rte_mbuf_data_dma_addr_default(const struct rte_mbuf *mb)
596 {
597         return mb->buf_physaddr + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
598 }
599
600 /**
601  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
602  *
603  * @param mi
604  *   The pointer to the indirect mbuf.
605  * @return
606  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
607  */
608 static inline struct rte_mbuf *
609 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
610 {
611         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
612 }
613
614 /**
615  * Return the buffer address embedded in the given mbuf.
616  *
617  * @param md
618  *   The pointer to the mbuf.
619  * @return
620  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
621  */
622 static inline char *
623 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
624 {
625         char *buffer_addr;
626         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
627         return buffer_addr;
628 }
629
630 /**
631  * Returns TRUE if given mbuf is indirect, or FALSE otherwise.
632  */
633 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   ((mb)->ol_flags & IND_ATTACHED_MBUF)
634
635 /**
636  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
637  */
638 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb)     (!RTE_MBUF_INDIRECT(mb))
639
640 /**
641  * Private data in case of pktmbuf pool.
642  *
643  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
644  * appended after the mempool structure (in private data).
645  */
646 struct rte_pktmbuf_pool_private {
647         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
648         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
649 };
650
651 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
652
653 /**  check mbuf type in debug mode */
654 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
655
656 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
657
658 /**  check mbuf type in debug mode */
659 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
660
661 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
662
663 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
664
665 /**
666  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
667  * @param m
668  *   Mbuf to read
669  * @return
670  *   Reference count number.
671  */
672 static inline uint16_t
673 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
674 {
675         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
676 }
677
678 /**
679  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
680  * @param m
681  *   Mbuf to update
682  * @param new_value
683  *   Value set
684  */
685 static inline void
686 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
687 {
688         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, new_value);
689 }
690
691 /**
692  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
693  * @param m
694  *   Mbuf to update
695  * @param value
696  *   Value to add/subtract
697  * @return
698  *   Updated value
699  */
700 static inline uint16_t
701 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
702 {
703         /*
704          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
705          * call it in the case where we know we are the uniq holder of
706          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
707          * operation has to be used because concurrent accesses on the
708          * reference counter can occur.
709          */
710         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
711                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1 + value);
712                 return 1 + value;
713         }
714
715         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
716 }
717
718 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
719
720 /**
721  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
722  */
723 static inline uint16_t
724 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
725 {
726         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
727         return m->refcnt;
728 }
729
730 /**
731  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
732  */
733 static inline uint16_t
734 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
735 {
736         return m->refcnt;
737 }
738
739 /**
740  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
741  */
742 static inline void
743 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
744 {
745         m->refcnt = new_value;
746 }
747
748 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
749
750 /** Mbuf prefetch */
751 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
752         if ((m) != NULL)                        \
753                 rte_prefetch0(m);               \
754 } while (0)
755
756
757 /**
758  * Sanity checks on an mbuf.
759  *
760  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
761  * panic if corruption is detected.
762  *
763  * @param m
764  *   The mbuf to be checked.
765  * @param is_header
766  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
767  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
768  */
769 void
770 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
771
772 /**
773  * Allocate an unitialized mbuf from mempool *mp*.
774  *
775  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
776  * allocate an unitialized mbuf. The driver is responsible of
777  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
778  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
779  *
780  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
781  * are initialized: buf_addr, buf_physaddr, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
782  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
783  * by the caller.
784  *
785  * @param mp
786  *   The mempool from which mbuf is allocated.
787  * @return
788  *   - The pointer to the new mbuf on success.
789  *   - NULL if allocation failed.
790  */
791 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
792 {
793         struct rte_mbuf *m;
794         void *mb = NULL;
795
796         if (rte_mempool_get(mp, &mb) < 0)
797                 return NULL;
798         m = (struct rte_mbuf *)mb;
799         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
800         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
801         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
802         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
803
804         return m;
805 }
806
807 /**
808  * Put mbuf back into its original mempool.
809  *
810  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
811  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
812  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
813  *
814  * This function should be used with care, when optimization is
815  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
816  * rte_pktmbuf_free_seg().
817  *
818  * @param m
819  *   The mbuf to be freed.
820  */
821 static inline void __attribute__((always_inline))
822 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
823 {
824         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m));
825         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
826         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
827         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
828         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
829         rte_mempool_put(m->pool, m);
830 }
831
832 /* compat with older versions */
833 __rte_deprecated
834 static inline void
835 __rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
836 {
837         rte_mbuf_raw_free(m);
838 }
839
840 /* Operations on ctrl mbuf */
841
842 /**
843  * The control mbuf constructor.
844  *
845  * This function initializes some fields in an mbuf structure that are
846  * not modified by the user once created (mbuf type, origin pool, buffer
847  * start address, and so on). This function is given as a callback function
848  * to rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
849  *
850  * @param mp
851  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
852  * @param opaque_arg
853  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
854  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
855  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
856  * @param m
857  *   The mbuf to initialize.
858  * @param i
859  *   The index of the mbuf in the pool table.
860  */
861 void rte_ctrlmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
862                 void *m, unsigned i);
863
864 /**
865  * Allocate a new mbuf (type is ctrl) from mempool *mp*.
866  *
867  * This new mbuf is initialized with data pointing to the beginning of
868  * buffer, and with a length of zero.
869  *
870  * @param mp
871  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
872  * @return
873  *   - The pointer to the new mbuf on success.
874  *   - NULL if allocation failed.
875  */
876 #define rte_ctrlmbuf_alloc(mp) rte_pktmbuf_alloc(mp)
877
878 /**
879  * Free a control mbuf back into its original mempool.
880  *
881  * @param m
882  *   The control mbuf to be freed.
883  */
884 #define rte_ctrlmbuf_free(m) rte_pktmbuf_free(m)
885
886 /**
887  * A macro that returns the pointer to the carried data.
888  *
889  * The value that can be read or assigned.
890  *
891  * @param m
892  *   The control mbuf.
893  */
894 #define rte_ctrlmbuf_data(m) ((char *)((m)->buf_addr) + (m)->data_off)
895
896 /**
897  * A macro that returns the length of the carried data.
898  *
899  * The value that can be read or assigned.
900  *
901  * @param m
902  *   The control mbuf.
903  */
904 #define rte_ctrlmbuf_len(m) rte_pktmbuf_data_len(m)
905
906 /**
907  * Tests if an mbuf is a control mbuf
908  *
909  * @param m
910  *   The mbuf to be tested
911  * @return
912  *   - True (1) if the mbuf is a control mbuf
913  *   - False(0) otherwise
914  */
915 static inline int
916 rte_is_ctrlmbuf(struct rte_mbuf *m)
917 {
918         return !!(m->ol_flags & CTRL_MBUF_FLAG);
919 }
920
921 /* Operations on pkt mbuf */
922
923 /**
924  * The packet mbuf constructor.
925  *
926  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
927  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
928  * address, and so on). This function is given as a callback function to
929  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
930  *
931  * @param mp
932  *   The mempool from which mbufs originate.
933  * @param opaque_arg
934  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
935  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
936  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
937  * @param m
938  *   The mbuf to initialize.
939  * @param i
940  *   The index of the mbuf in the pool table.
941  */
942 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
943                       void *m, unsigned i);
944
945
946 /**
947  * A  packet mbuf pool constructor.
948  *
949  * This function initializes the mempool private data in the case of a
950  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
951  * function must be called on the mempool before it is used, or it
952  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
953  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
954  * provide another packet size.
955  *
956  * @param mp
957  *   The mempool from which mbufs originate.
958  * @param opaque_arg
959  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
960  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
961  *   rte_mempool_create().
962  */
963 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
964
965 /**
966  * Create a mbuf pool.
967  *
968  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
969  * a wrapper to rte_mempool functions.
970  *
971  * @param name
972  *   The name of the mbuf pool.
973  * @param n
974  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
975  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
976  *   n = (2^q - 1).
977  * @param cache_size
978  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
979  *   details.
980  * @param priv_size
981  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
982  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
983  * @param data_room_size
984  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
985  * @param socket_id
986  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
987  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
988  *   reserved zone.
989  * @return
990  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
991  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
992  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
993  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
994  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
995  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
996  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
997  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
998  */
999 struct rte_mempool *
1000 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
1001         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
1002         int socket_id);
1003
1004 /**
1005  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1006  *
1007  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
1008  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
1009  *
1010  * @param mp
1011  *   The packet mbuf pool.
1012  * @return
1013  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
1014  */
1015 static inline uint16_t
1016 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
1017 {
1018         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1019
1020         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1021         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
1022 }
1023
1024 /**
1025  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1026  *
1027  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
1028  * structure and the data buffer where an application can store data
1029  * associated to a packet.
1030  *
1031  * @param mp
1032  *   The packet mbuf pool.
1033  * @return
1034  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
1035  */
1036 static inline uint16_t
1037 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
1038 {
1039         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1040
1041         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1042         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
1043 }
1044
1045 /**
1046  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
1047  *
1048  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
1049  *
1050  * @param m
1051  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
1052  */
1053 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
1054 {
1055         m->data_off = RTE_MIN(RTE_PKTMBUF_HEADROOM, (uint16_t)m->buf_len);
1056 }
1057
1058 /**
1059  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
1060  *
1061  * The given mbuf must have only one segment.
1062  *
1063  * @param m
1064  *   The packet mbuf to be resetted.
1065  */
1066 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
1067 {
1068         m->next = NULL;
1069         m->pkt_len = 0;
1070         m->tx_offload = 0;
1071         m->vlan_tci = 0;
1072         m->vlan_tci_outer = 0;
1073         m->nb_segs = 1;
1074         m->port = 0xff;
1075
1076         m->ol_flags = 0;
1077         m->packet_type = 0;
1078         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1079
1080         m->data_len = 0;
1081         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1082 }
1083
1084 /**
1085  * Allocate a new mbuf from a mempool.
1086  *
1087  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
1088  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
1089  * (if buffer size allows).
1090  *
1091  * @param mp
1092  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
1093  * @return
1094  *   - The pointer to the new mbuf on success.
1095  *   - NULL if allocation failed.
1096  */
1097 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
1098 {
1099         struct rte_mbuf *m;
1100         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
1101                 rte_pktmbuf_reset(m);
1102         return m;
1103 }
1104
1105 /**
1106  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
1107  * values.
1108  *
1109  *  @param pool
1110  *    The mempool from which mbufs are allocated.
1111  *  @param mbufs
1112  *    Array of pointers to mbufs
1113  *  @param count
1114  *    Array size
1115  *  @return
1116  *   - 0: Success
1117  */
1118 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
1119          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
1120 {
1121         unsigned idx = 0;
1122         int rc;
1123
1124         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
1125         if (unlikely(rc))
1126                 return rc;
1127
1128         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
1129          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
1130          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
1131          * check if count is zero.
1132          */
1133         switch (count % 4) {
1134         case 0:
1135                 while (idx != count) {
1136                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1137                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1138                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1139                         idx++;
1140         case 3:
1141                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1142                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1143                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1144                         idx++;
1145         case 2:
1146                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1147                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1148                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1149                         idx++;
1150         case 1:
1151                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1152                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1153                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1154                         idx++;
1155                 }
1156         }
1157         return 0;
1158 }
1159
1160 /**
1161  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1162  *
1163  * After attachment we refer the mbuf we attached as 'indirect',
1164  * while mbuf we attached to as 'direct'.
1165  * The direct mbuf's reference counter is incremented.
1166  *
1167  * Right now, not supported:
1168  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1169  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1170  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1171  *
1172  * @param mi
1173  *   The indirect packet mbuf.
1174  * @param m
1175  *   The packet mbuf we're attaching to.
1176  */
1177 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1178 {
1179         struct rte_mbuf *md;
1180
1181         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1182             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1183
1184         /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1185         if (RTE_MBUF_DIRECT(m))
1186                 md = m;
1187         else
1188                 md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1189
1190         rte_mbuf_refcnt_update(md, 1);
1191         mi->priv_size = m->priv_size;
1192         mi->buf_physaddr = m->buf_physaddr;
1193         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1194         mi->buf_len = m->buf_len;
1195
1196         mi->data_off = m->data_off;
1197         mi->data_len = m->data_len;
1198         mi->port = m->port;
1199         mi->vlan_tci = m->vlan_tci;
1200         mi->vlan_tci_outer = m->vlan_tci_outer;
1201         mi->tx_offload = m->tx_offload;
1202         mi->hash = m->hash;
1203
1204         mi->next = NULL;
1205         mi->pkt_len = mi->data_len;
1206         mi->nb_segs = 1;
1207         mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1208         mi->packet_type = m->packet_type;
1209
1210         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1211         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1212 }
1213
1214 /**
1215  * Detach an indirect packet mbuf.
1216  *
1217  *  - restore original mbuf address and length values.
1218  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1219  *  - decrement the direct mbuf's reference counter. When the
1220  *  reference counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1221  *
1222  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1223  *
1224  * @param m
1225  *   The indirect attached packet mbuf.
1226  */
1227 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1228 {
1229         struct rte_mbuf *md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1230         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1231         uint32_t mbuf_size, buf_len, priv_size;
1232
1233         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1234         mbuf_size = sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size;
1235         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1236
1237         m->priv_size = priv_size;
1238         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1239         m->buf_physaddr = rte_mempool_virt2phy(mp, m) + mbuf_size;
1240         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1241         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1242         m->data_len = 0;
1243         m->ol_flags = 0;
1244
1245         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1246                 md->next = NULL;
1247                 md->nb_segs = 1;
1248                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1249                 rte_mbuf_raw_free(md);
1250         }
1251 }
1252
1253 /**
1254  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1255  *
1256  * This function does the same than a free, except that it does not
1257  * return the segment to its pool.
1258  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1259  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1260  *
1261  * @param m
1262  *   The mbuf to be unlinked
1263  * @return
1264  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1265  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1266  */
1267 __attribute__((always_inline))
1268 static inline struct rte_mbuf *
1269 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1270 {
1271         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1272
1273         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1274
1275                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1276                         rte_pktmbuf_detach(m);
1277
1278                 if (m->next != NULL) {
1279                         m->next = NULL;
1280                         m->nb_segs = 1;
1281                 }
1282
1283                 return m;
1284
1285        } else if (rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, -1) == 0) {
1286
1287
1288                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1289                         rte_pktmbuf_detach(m);
1290
1291                 if (m->next != NULL) {
1292                         m->next = NULL;
1293                         m->nb_segs = 1;
1294                 }
1295                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1296
1297                 return m;
1298         }
1299         return NULL;
1300 }
1301
1302 /* deprecated, replaced by rte_pktmbuf_prefree_seg() */
1303 __rte_deprecated
1304 static inline struct rte_mbuf *
1305 __rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1306 {
1307         return rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1308 }
1309
1310 /**
1311  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1312  *
1313  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1314  * buffers.
1315  *
1316  * @param m
1317  *   The packet mbuf segment to be freed.
1318  */
1319 static inline void __attribute__((always_inline))
1320 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1321 {
1322         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1323         if (likely(m != NULL))
1324                 rte_mbuf_raw_free(m);
1325 }
1326
1327 /**
1328  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1329  *
1330  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1331  * segment is added back into its original mempool.
1332  *
1333  * @param m
1334  *   The packet mbuf to be freed.
1335  */
1336 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1337 {
1338         struct rte_mbuf *m_next;
1339
1340         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1341
1342         while (m != NULL) {
1343                 m_next = m->next;
1344                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1345                 m = m_next;
1346         }
1347 }
1348
1349 /**
1350  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
1351  *
1352  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1353  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1354  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1355  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1356  * from the original packet mbuf.
1357  *
1358  * @param md
1359  *   The packet mbuf to be cloned.
1360  * @param mp
1361  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1362  * @return
1363  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1364  *   - NULL if allocation fails.
1365  */
1366 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
1367                 struct rte_mempool *mp)
1368 {
1369         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
1370         uint32_t pktlen;
1371         uint8_t nseg;
1372
1373         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
1374                 return NULL;
1375
1376         mi = mc;
1377         prev = &mi->next;
1378         pktlen = md->pkt_len;
1379         nseg = 0;
1380
1381         do {
1382                 nseg++;
1383                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
1384                 *prev = mi;
1385                 prev = &mi->next;
1386         } while ((md = md->next) != NULL &&
1387             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
1388
1389         *prev = NULL;
1390         mc->nb_segs = nseg;
1391         mc->pkt_len = pktlen;
1392
1393         /* Allocation of new indirect segment failed */
1394         if (unlikely (mi == NULL)) {
1395                 rte_pktmbuf_free(mc);
1396                 return NULL;
1397         }
1398
1399         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
1400         return mc;
1401 }
1402
1403 /**
1404  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1405  *
1406  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1407  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1408  *
1409  * @param m
1410  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1411  * @param v
1412  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1413  */
1414 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1415 {
1416         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1417
1418         do {
1419                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1420         } while ((m = m->next) != NULL);
1421 }
1422
1423 /**
1424  * Get the headroom in a packet mbuf.
1425  *
1426  * @param m
1427  *   The packet mbuf.
1428  * @return
1429  *   The length of the headroom.
1430  */
1431 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1432 {
1433         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1434         return m->data_off;
1435 }
1436
1437 /**
1438  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1439  *
1440  * @param m
1441  *   The packet mbuf.
1442  * @return
1443  *   The length of the tailroom.
1444  */
1445 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1446 {
1447         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1448         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1449                           m->data_len);
1450 }
1451
1452 /**
1453  * Get the last segment of the packet.
1454  *
1455  * @param m
1456  *   The packet mbuf.
1457  * @return
1458  *   The last segment of the given mbuf.
1459  */
1460 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1461 {
1462         struct rte_mbuf *m2 = (struct rte_mbuf *)m;
1463
1464         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1465         while (m2->next != NULL)
1466                 m2 = m2->next;
1467         return m2;
1468 }
1469
1470 /**
1471  * A macro that points to an offset into the data in the mbuf.
1472  *
1473  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1474  * function, the user must ensure that the first segment is large
1475  * enough to accommodate its data.
1476  *
1477  * @param m
1478  *   The packet mbuf.
1479  * @param o
1480  *   The offset into the mbuf data.
1481  * @param t
1482  *   The type to cast the result into.
1483  */
1484 #define rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, o)        \
1485         ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off + (o)))
1486
1487 /**
1488  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
1489  *
1490  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1491  * function, the user must ensure that the first segment is large
1492  * enough to accommodate its data.
1493  *
1494  * @param m
1495  *   The packet mbuf.
1496  * @param t
1497  *   The type to cast the result into.
1498  */
1499 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, 0)
1500
1501 /**
1502  * A macro that returns the physical address that points to an offset of the
1503  * start of the data in the mbuf
1504  *
1505  * @param m
1506  *   The packet mbuf.
1507  * @param o
1508  *   The offset into the data to calculate address from.
1509  */
1510 #define rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, o) \
1511         (phys_addr_t)((m)->buf_physaddr + (m)->data_off + (o))
1512
1513 /**
1514  * A macro that returns the physical address that points to the start of the
1515  * data in the mbuf
1516  *
1517  * @param m
1518  *   The packet mbuf.
1519  */
1520 #define rte_pktmbuf_mtophys(m) rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, 0)
1521
1522 /**
1523  * A macro that returns the length of the packet.
1524  *
1525  * The value can be read or assigned.
1526  *
1527  * @param m
1528  *   The packet mbuf.
1529  */
1530 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1531
1532 /**
1533  * A macro that returns the length of the segment.
1534  *
1535  * The value can be read or assigned.
1536  *
1537  * @param m
1538  *   The packet mbuf.
1539  */
1540 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1541
1542 /**
1543  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1544  *
1545  * Returns a pointer to the new
1546  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1547  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1548  *
1549  * @param m
1550  *   The pkt mbuf.
1551  * @param len
1552  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1553  * @return
1554  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1555  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1556  */
1557 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1558                                         uint16_t len)
1559 {
1560         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1561
1562         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1563                 return NULL;
1564
1565         m->data_off -= len;
1566         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1567         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1568
1569         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1570 }
1571
1572 /**
1573  * Append len bytes to an mbuf.
1574  *
1575  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1576  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1577  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1578  *
1579  * @param m
1580  *   The packet mbuf.
1581  * @param len
1582  *   The amount of data to append (in bytes).
1583  * @return
1584  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1585  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1586  */
1587 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1588 {
1589         void *tail;
1590         struct rte_mbuf *m_last;
1591
1592         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1593
1594         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1595         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1596                 return NULL;
1597
1598         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1599         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1600         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1601         return (char*) tail;
1602 }
1603
1604 /**
1605  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1606  *
1607  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1608  * length is greater than the length of the first segment, then the
1609  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1610  *
1611  * @param m
1612  *   The packet mbuf.
1613  * @param len
1614  *   The amount of data to remove (in bytes).
1615  * @return
1616  *   A pointer to the new start of the data.
1617  */
1618 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1619 {
1620         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1621
1622         if (unlikely(len > m->data_len))
1623                 return NULL;
1624
1625         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1626         m->data_off += len;
1627         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1628         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1629 }
1630
1631 /**
1632  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1633  *
1634  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1635  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1636  *
1637  * @param m
1638  *   The packet mbuf.
1639  * @param len
1640  *   The amount of data to remove (in bytes).
1641  * @return
1642  *   - 0: On success.
1643  *   - -1: On error.
1644  */
1645 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1646 {
1647         struct rte_mbuf *m_last;
1648
1649         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1650
1651         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1652         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1653                 return -1;
1654
1655         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1656         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1657         return 0;
1658 }
1659
1660 /**
1661  * Test if mbuf data is contiguous.
1662  *
1663  * @param m
1664  *   The packet mbuf.
1665  * @return
1666  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1667  *   - 0, if there is several segments.
1668  */
1669 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1670 {
1671         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1672         return !!(m->nb_segs == 1);
1673 }
1674
1675 /**
1676  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
1677  */
1678 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
1679         uint32_t len, void *buf);
1680
1681 /**
1682  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
1683  *
1684  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
1685  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
1686  * pointer.
1687  *
1688  * @param m
1689  *   The pointer to the mbuf.
1690  * @param off
1691  *   The offset of the data in the mbuf.
1692  * @param len
1693  *   The amount of bytes to read.
1694  * @param buf
1695  *   The buffer where data is copied if it is not contigous in mbuf
1696  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
1697  * @return
1698  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
1699  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
1700  */
1701 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
1702         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
1703 {
1704         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
1705                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
1706         else
1707                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
1708 }
1709
1710 /**
1711  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
1712  *
1713  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
1714  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
1715  * chain the entries manually.
1716  *
1717  * @param head
1718  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
1719  * @param tail
1720  *   The mbuf to put last in the chain
1721  *
1722  * @return
1723  *   - 0, on success.
1724  *   - -EOVERFLOW, if the chain is full (256 entries)
1725  */
1726 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
1727 {
1728         struct rte_mbuf *cur_tail;
1729
1730         /* Check for number-of-segments-overflow */
1731         if (head->nb_segs + tail->nb_segs >= 1 << (sizeof(head->nb_segs) * 8))
1732                 return -EOVERFLOW;
1733
1734         /* Chain 'tail' onto the old tail */
1735         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
1736         cur_tail->next = tail;
1737
1738         /* accumulate number of segments and total length. */
1739         head->nb_segs = (uint8_t)(head->nb_segs + tail->nb_segs);
1740         head->pkt_len += tail->pkt_len;
1741
1742         /* pkt_len is only set in the head */
1743         tail->pkt_len = tail->data_len;
1744
1745         return 0;
1746 }
1747
1748 /**
1749  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
1750  *
1751  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
1752  *
1753  * @param m
1754  *   The packet mbuf to be validated.
1755  * @return
1756  *   0 if packet is valid
1757  */
1758 static inline int
1759 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
1760 {
1761         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
1762         uint64_t inner_l3_offset = m->l2_len;
1763
1764         /* Does packet set any of available offloads? */
1765         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
1766                 return 0;
1767
1768         if (ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM)
1769                 inner_l3_offset += m->outer_l2_len + m->outer_l3_len;
1770
1771         /* Headers are fragmented */
1772         if (rte_pktmbuf_data_len(m) < inner_l3_offset + m->l3_len + m->l4_len)
1773                 return -ENOTSUP;
1774
1775         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
1776         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
1777                 return -EINVAL;
1778
1779         /* IP type not set when required */
1780         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
1781                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
1782                         return -EINVAL;
1783
1784         /* Check requirements for TSO packet */
1785         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
1786                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
1787                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
1788                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
1789                         return -EINVAL;
1790
1791         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
1792         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
1793                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
1794                 return -EINVAL;
1795
1796         return 0;
1797 }
1798
1799 /**
1800  * Linearize data in mbuf.
1801  *
1802  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
1803  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
1804  *
1805  * @param mbuf
1806  *   mbuf to linearize
1807  * @return
1808  *   - 0, on success
1809  *   - -1, on error
1810  */
1811 static inline int
1812 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
1813 {
1814         int seg_len, copy_len;
1815         struct rte_mbuf *m;
1816         struct rte_mbuf *m_next;
1817         char *buffer;
1818
1819         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
1820                 return 0;
1821
1822         /* Extend first segment to the total packet length */
1823         copy_len = rte_pktmbuf_pkt_len(mbuf) - rte_pktmbuf_data_len(mbuf);
1824
1825         if (unlikely(copy_len > rte_pktmbuf_tailroom(mbuf)))
1826                 return -1;
1827
1828         buffer = rte_pktmbuf_mtod_offset(mbuf, char *, mbuf->data_len);
1829         mbuf->data_len = (uint16_t)(mbuf->pkt_len);
1830
1831         /* Append data from next segments to the first one */
1832         m = mbuf->next;
1833         while (m != NULL) {
1834                 m_next = m->next;
1835
1836                 seg_len = rte_pktmbuf_data_len(m);
1837                 rte_memcpy(buffer, rte_pktmbuf_mtod(m, char *), seg_len);
1838                 buffer += seg_len;
1839
1840                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1841                 m = m_next;
1842         }
1843
1844         mbuf->next = NULL;
1845         mbuf->nb_segs = 1;
1846
1847         return 0;
1848 }
1849
1850 /**
1851  * Dump an mbuf structure to a file.
1852  *
1853  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1854  * segments (in the case of a chained buffer).
1855  *
1856  * @param f
1857  *   A pointer to a file for output
1858  * @param m
1859  *   The packet mbuf.
1860  * @param dump_len
1861  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1862  *   the packet.
1863  */
1864 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1865
1866 #ifdef __cplusplus
1867 }
1868 #endif
1869
1870 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */