mbuf: introduce a new helper to create a pool
[dpdk.git] / lib / librte_mbuf / rte_mbuf.h
1 /*-
2  *   BSD LICENSE
3  *
4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
5  *   Copyright 2014 6WIND S.A.
6  *   All rights reserved.
7  *
8  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  *   modification, are permitted provided that the following conditions
10  *   are met:
11  *
12  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
16  *       the documentation and/or other materials provided with the
17  *       distribution.
18  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
19  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
20  *       from this software without specific prior written permission.
21  *
22  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
23  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
24  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
25  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
26  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
27  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
28  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
29  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
30  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
31  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
32  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #ifndef _RTE_MBUF_H_
36 #define _RTE_MBUF_H_
37
38 /**
39  * @file
40  * RTE Mbuf
41  *
42  * The mbuf library provides the ability to create and destroy buffers
43  * that may be used by the RTE application to store message
44  * buffers. The message buffers are stored in a mempool, using the
45  * RTE mempool library.
46  *
47  * This library provide an API to allocate/free packet mbufs, which are
48  * used to carry network packets.
49  *
50  * To understand the concepts of packet buffers or mbufs, you
51  * should read "TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation,
52  * Addison-Wesley, 1995, ISBN 0-201-63354-X from Richard Stevens"
53  * http://www.kohala.com/start/tcpipiv2.html
54  */
55
56 #include <stdint.h>
57 #include <rte_mempool.h>
58 #include <rte_memory.h>
59 #include <rte_atomic.h>
60 #include <rte_prefetch.h>
61 #include <rte_branch_prediction.h>
62
63 #ifdef __cplusplus
64 extern "C" {
65 #endif
66
67 /* deprecated options */
68 #pragma GCC poison RTE_MBUF_SCATTER_GATHER
69 #pragma GCC poison RTE_MBUF_REFCNT
70
71 /*
72  * Packet Offload Features Flags. It also carry packet type information.
73  * Critical resources. Both rx/tx shared these bits. Be cautious on any change
74  *
75  * - RX flags start at bit position zero, and get added to the left of previous
76  *   flags.
77  * - The most-significant 8 bits are reserved for generic mbuf flags
78  * - TX flags therefore start at bit position 55 (i.e. 63-8), and new flags get
79  *   added to the right of the previously defined flags
80  *
81  * Keep these flags synchronized with rte_get_rx_ol_flag_name() and
82  * rte_get_tx_ol_flag_name().
83  */
84 #define PKT_RX_VLAN_PKT      (1ULL << 0)  /**< RX packet is a 802.1q VLAN packet. */
85 #define PKT_RX_RSS_HASH      (1ULL << 1)  /**< RX packet with RSS hash result. */
86 #define PKT_RX_FDIR          (1ULL << 2)  /**< RX packet with FDIR match indicate. */
87 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD  (1ULL << 3)  /**< L4 cksum of RX pkt. is not OK. */
88 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD  (1ULL << 4)  /**< IP cksum of RX pkt. is not OK. */
89 #define PKT_RX_EIP_CKSUM_BAD (0ULL << 0)  /**< External IP header checksum error. */
90 #define PKT_RX_OVERSIZE      (0ULL << 0)  /**< Num of desc of an RX pkt oversize. */
91 #define PKT_RX_HBUF_OVERFLOW (0ULL << 0)  /**< Header buffer overflow. */
92 #define PKT_RX_RECIP_ERR     (0ULL << 0)  /**< Hardware processing error. */
93 #define PKT_RX_MAC_ERR       (0ULL << 0)  /**< MAC error. */
94 #define PKT_RX_IPV4_HDR      (1ULL << 5)  /**< RX packet with IPv4 header. */
95 #define PKT_RX_IPV4_HDR_EXT  (1ULL << 6)  /**< RX packet with extended IPv4 header. */
96 #define PKT_RX_IPV6_HDR      (1ULL << 7)  /**< RX packet with IPv6 header. */
97 #define PKT_RX_IPV6_HDR_EXT  (1ULL << 8)  /**< RX packet with extended IPv6 header. */
98 #define PKT_RX_IEEE1588_PTP  (1ULL << 9)  /**< RX IEEE1588 L2 Ethernet PT Packet. */
99 #define PKT_RX_IEEE1588_TMST (1ULL << 10) /**< RX IEEE1588 L2/L4 timestamped packet.*/
100 #define PKT_RX_TUNNEL_IPV4_HDR (1ULL << 11) /**< RX tunnel packet with IPv4 header.*/
101 #define PKT_RX_TUNNEL_IPV6_HDR (1ULL << 12) /**< RX tunnel packet with IPv6 header. */
102 #define PKT_RX_FDIR_ID       (1ULL << 13) /**< FD id reported if FDIR match. */
103 #define PKT_RX_FDIR_FLX      (1ULL << 14) /**< Flexible bytes reported if FDIR match. */
104 /* add new RX flags here */
105
106 /* add new TX flags here */
107
108 /**
109  * TCP segmentation offload. To enable this offload feature for a
110  * packet to be transmitted on hardware supporting TSO:
111  *  - set the PKT_TX_TCP_SEG flag in mbuf->ol_flags (this flag implies
112  *    PKT_TX_TCP_CKSUM)
113  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
114  *  - if it's IPv4, set the PKT_TX_IP_CKSUM flag and write the IP checksum
115  *    to 0 in the packet
116  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz
117  *  - calculate the pseudo header checksum without taking ip_len in account,
118  *    and set it in the TCP header. Refer to rte_ipv4_phdr_cksum() and
119  *    rte_ipv6_phdr_cksum() that can be used as helpers.
120  */
121 #define PKT_TX_TCP_SEG       (1ULL << 50)
122
123 #define PKT_TX_IEEE1588_TMST (1ULL << 51) /**< TX IEEE1588 packet to timestamp. */
124
125 /**
126  * Bits 52+53 used for L4 packet type with checksum enabled: 00: Reserved,
127  * 01: TCP checksum, 10: SCTP checksum, 11: UDP checksum. To use hardware
128  * L4 checksum offload, the user needs to:
129  *  - fill l2_len and l3_len in mbuf
130  *  - set the flags PKT_TX_TCP_CKSUM, PKT_TX_SCTP_CKSUM or PKT_TX_UDP_CKSUM
131  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
132  *  - calculate the pseudo header checksum and set it in the L4 header (only
133  *    for TCP or UDP). See rte_ipv4_phdr_cksum() and rte_ipv6_phdr_cksum().
134  *    For SCTP, set the crc field to 0.
135  */
136 #define PKT_TX_L4_NO_CKSUM   (0ULL << 52) /**< Disable L4 cksum of TX pkt. */
137 #define PKT_TX_TCP_CKSUM     (1ULL << 52) /**< TCP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
138 #define PKT_TX_SCTP_CKSUM    (2ULL << 52) /**< SCTP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
139 #define PKT_TX_UDP_CKSUM     (3ULL << 52) /**< UDP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
140 #define PKT_TX_L4_MASK       (3ULL << 52) /**< Mask for L4 cksum offload request. */
141
142 /**
143  * Offload the IP checksum in the hardware. The flag PKT_TX_IPV4 should
144  * also be set by the application, although a PMD will only check
145  * PKT_TX_IP_CKSUM.
146  *  - set the IP checksum field in the packet to 0
147  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len
148  */
149 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54)
150
151 /**
152  * Packet is IPv4. This flag must be set when using any offload feature
153  * (TSO, L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv4
154  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
155  * the inner headers.
156  */
157 #define PKT_TX_IPV4          (1ULL << 55)
158
159 /**
160  * Packet is IPv6. This flag must be set when using an offload feature
161  * (TSO or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv6
162  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
163  * the inner headers.
164  */
165 #define PKT_TX_IPV6          (1ULL << 56)
166
167 #define PKT_TX_VLAN_PKT      (1ULL << 57) /**< TX packet is a 802.1q VLAN packet. */
168
169 /**
170  * Offload the IP checksum of an external header in the hardware. The
171  * flag PKT_TX_OUTER_IPV4 should also be set by the application, alto ugh
172  * a PMD will only check PKT_TX_IP_CKSUM.  The IP checksum field in the
173  * packet must be set to 0.
174  *  - set the outer IP checksum field in the packet to 0
175  *  - fill the mbuf offload information: outer_l2_len, outer_l3_len
176  */
177 #define PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM   (1ULL << 58)
178
179 /**
180  * Packet outer header is IPv4. This flag must be set when using any
181  * outer offload feature (L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the
182  * outer header of the tunneled packet is an IPv4 packet.
183  */
184 #define PKT_TX_OUTER_IPV4   (1ULL << 59)
185
186 /**
187  * Packet outer header is IPv6. This flag must be set when using any
188  * outer offload feature (L4 checksum) to tell the NIC that the outer
189  * header of the tunneled packet is an IPv6 packet.
190  */
191 #define PKT_TX_OUTER_IPV6    (1ULL << 60)
192
193 #define IND_ATTACHED_MBUF    (1ULL << 62) /**< Indirect attached mbuf */
194
195 /* Use final bit of flags to indicate a control mbuf */
196 #define CTRL_MBUF_FLAG       (1ULL << 63) /**< Mbuf contains control data */
197
198 /**
199  * Get the name of a RX offload flag
200  *
201  * @param mask
202  *   The mask describing the flag.
203  * @return
204  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
205  */
206 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
207
208 /**
209  * Get the name of a TX offload flag
210  *
211  * @param mask
212  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
213  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
214  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
215  * @return
216  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
217  */
218 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
219
220 /* define a set of marker types that can be used to refer to set points in the
221  * mbuf */
222 typedef void    *MARKER[0];   /**< generic marker for a point in a structure */
223 typedef uint8_t  MARKER8[0];  /**< generic marker with 1B alignment */
224 typedef uint64_t MARKER64[0]; /**< marker that allows us to overwrite 8 bytes
225                                * with a single assignment */
226
227 /**
228  * The generic rte_mbuf, containing a packet mbuf.
229  */
230 struct rte_mbuf {
231         MARKER cacheline0;
232
233         void *buf_addr;           /**< Virtual address of segment buffer. */
234         phys_addr_t buf_physaddr; /**< Physical address of segment buffer. */
235
236         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
237
238         /* next 6 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
239         MARKER8 rearm_data;
240         uint16_t data_off;
241
242         /**
243          * 16-bit Reference counter.
244          * It should only be accessed using the following functions:
245          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
246          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
247          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
248          * config option.
249          */
250         union {
251                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
252                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
253         };
254         uint8_t nb_segs;          /**< Number of segments. */
255         uint8_t port;             /**< Input port. */
256
257         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
258
259         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
260         MARKER rx_descriptor_fields1;
261
262         /**
263          * The packet type, which is used to indicate ordinary packet and also
264          * tunneled packet format, i.e. each number is represented a type of
265          * packet.
266          */
267         uint16_t packet_type;
268
269         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
270         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
271         uint16_t vlan_tci;        /**< VLAN Tag Control Identifier (CPU order) */
272         uint16_t reserved;
273         union {
274                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
275                 struct {
276                         union {
277                                 struct {
278                                         uint16_t hash;
279                                         uint16_t id;
280                                 };
281                                 uint32_t lo;
282                                 /**< Second 4 flexible bytes */
283                         };
284                         uint32_t hi;
285                         /**< First 4 flexible bytes or FD ID, dependent on
286                              PKT_RX_FDIR_* flag in ol_flags. */
287                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
288                 uint32_t sched;   /**< Hierarchical scheduler */
289                 uint32_t usr;     /**< User defined tags. See rte_distributor_process() */
290         } hash;                   /**< hash information */
291
292         uint32_t seqn; /**< Sequence number. See also rte_reorder_insert() */
293
294         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
295         MARKER cacheline1 __rte_cache_aligned;
296
297         union {
298                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
299                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
300         };
301
302         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
303         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
304
305         /* fields to support TX offloads */
306         union {
307                 uint64_t tx_offload;       /**< combined for easy fetch */
308                 struct {
309                         uint64_t l2_len:7; /**< L2 (MAC) Header Length. */
310                         uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
311                         uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
312                         uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
313
314                         /* fields for TX offloading of tunnels */
315                         uint64_t outer_l3_len:9; /**< Outer L3 (IP) Hdr Length. */
316                         uint64_t outer_l2_len:7; /**< Outer L2 (MAC) Hdr Length. */
317
318                         /* uint64_t unused:8; */
319                 };
320         };
321 } __rte_cache_aligned;
322
323 /**
324  * Given the buf_addr returns the pointer to corresponding mbuf.
325  */
326 #define RTE_MBUF_FROM_BADDR(ba)     (((struct rte_mbuf *)(ba)) - 1)
327
328 /**
329  * Given the pointer to mbuf returns an address where it's  buf_addr
330  * should point to.
331  */
332 #define RTE_MBUF_TO_BADDR(mb)       (((struct rte_mbuf *)(mb)) + 1)
333
334 /**
335  * Returns TRUE if given mbuf is indirect, or FALSE otherwise.
336  */
337 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   ((mb)->ol_flags & IND_ATTACHED_MBUF)
338
339 /**
340  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
341  */
342 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb)     (!RTE_MBUF_INDIRECT(mb))
343
344 /**
345  * Private data in case of pktmbuf pool.
346  *
347  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
348  * appended after the mempool structure (in private data).
349  */
350 struct rte_pktmbuf_pool_private {
351         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
352         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
353 };
354
355 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
356
357 /**  check mbuf type in debug mode */
358 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
359
360 /**  check mbuf type in debug mode if mbuf pointer is not null */
361 #define __rte_mbuf_sanity_check_raw(m, is_h)    do {       \
362         if ((m) != NULL)                                   \
363                 rte_mbuf_sanity_check(m, is_h);          \
364 } while (0)
365
366 /**  MBUF asserts in debug mode */
367 #define RTE_MBUF_ASSERT(exp)                                         \
368 if (!(exp)) {                                                        \
369         rte_panic("line%d\tassert \"" #exp "\" failed\n", __LINE__); \
370 }
371
372 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
373
374 /**  check mbuf type in debug mode */
375 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
376
377 /**  check mbuf type in debug mode if mbuf pointer is not null */
378 #define __rte_mbuf_sanity_check_raw(m, is_h) do { } while (0)
379
380 /**  MBUF asserts in debug mode */
381 #define RTE_MBUF_ASSERT(exp)                do { } while (0)
382
383 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
384
385 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
386
387 /**
388  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
389  * @param m
390  *   Mbuf to update
391  * @param value
392  *   Value to add/subtract
393  * @return
394  *   Updated value
395  */
396 static inline uint16_t
397 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
398 {
399         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
400 }
401
402 /**
403  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
404  * @param m
405  *   Mbuf to read
406  * @return
407  *   Reference count number.
408  */
409 static inline uint16_t
410 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
411 {
412         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
413 }
414
415 /**
416  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
417  * @param m
418  *   Mbuf to update
419  * @param new_value
420  *   Value set
421  */
422 static inline void
423 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
424 {
425         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, new_value);
426 }
427
428 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
429
430 /**
431  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
432  */
433 static inline uint16_t
434 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
435 {
436         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
437         return m->refcnt;
438 }
439
440 /**
441  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
442  */
443 static inline uint16_t
444 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
445 {
446         return m->refcnt;
447 }
448
449 /**
450  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
451  */
452 static inline void
453 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
454 {
455         m->refcnt = new_value;
456 }
457
458 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
459
460 /** Mbuf prefetch */
461 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
462         if ((m) != NULL)                        \
463                 rte_prefetch0(m);               \
464 } while (0)
465
466
467 /**
468  * Sanity checks on an mbuf.
469  *
470  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
471  * panic if corruption is detected.
472  *
473  * @param m
474  *   The mbuf to be checked.
475  * @param is_header
476  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
477  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
478  */
479 void
480 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
481
482 /**
483  * @internal Allocate a new mbuf from mempool *mp*.
484  * The use of that function is reserved for RTE internal needs.
485  * Please use rte_pktmbuf_alloc().
486  *
487  * @param mp
488  *   The mempool from which mbuf is allocated.
489  * @return
490  *   - The pointer to the new mbuf on success.
491  *   - NULL if allocation failed.
492  */
493 static inline struct rte_mbuf *__rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
494 {
495         struct rte_mbuf *m;
496         void *mb = NULL;
497         if (rte_mempool_get(mp, &mb) < 0)
498                 return NULL;
499         m = (struct rte_mbuf *)mb;
500         RTE_MBUF_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 0);
501         rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
502         return (m);
503 }
504
505 /**
506  * @internal Put mbuf back into its original mempool.
507  * The use of that function is reserved for RTE internal needs.
508  * Please use rte_pktmbuf_free().
509  *
510  * @param m
511  *   The mbuf to be freed.
512  */
513 static inline void __attribute__((always_inline))
514 __rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
515 {
516         RTE_MBUF_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 0);
517         rte_mempool_put(m->pool, m);
518 }
519
520 /* Operations on ctrl mbuf */
521
522 /**
523  * The control mbuf constructor.
524  *
525  * This function initializes some fields in an mbuf structure that are
526  * not modified by the user once created (mbuf type, origin pool, buffer
527  * start address, and so on). This function is given as a callback function
528  * to rte_mempool_create() at pool creation time.
529  *
530  * @param mp
531  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
532  * @param opaque_arg
533  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
534  *   for mbuf initialization. This pointer comes from the ``init_arg``
535  *   parameter of rte_mempool_create().
536  * @param m
537  *   The mbuf to initialize.
538  * @param i
539  *   The index of the mbuf in the pool table.
540  */
541 void rte_ctrlmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
542                 void *m, unsigned i);
543
544 /**
545  * Allocate a new mbuf (type is ctrl) from mempool *mp*.
546  *
547  * This new mbuf is initialized with data pointing to the beginning of
548  * buffer, and with a length of zero.
549  *
550  * @param mp
551  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
552  * @return
553  *   - The pointer to the new mbuf on success.
554  *   - NULL if allocation failed.
555  */
556 #define rte_ctrlmbuf_alloc(mp) rte_pktmbuf_alloc(mp)
557
558 /**
559  * Free a control mbuf back into its original mempool.
560  *
561  * @param m
562  *   The control mbuf to be freed.
563  */
564 #define rte_ctrlmbuf_free(m) rte_pktmbuf_free(m)
565
566 /**
567  * A macro that returns the pointer to the carried data.
568  *
569  * The value that can be read or assigned.
570  *
571  * @param m
572  *   The control mbuf.
573  */
574 #define rte_ctrlmbuf_data(m) ((char *)((m)->buf_addr) + (m)->data_off)
575
576 /**
577  * A macro that returns the length of the carried data.
578  *
579  * The value that can be read or assigned.
580  *
581  * @param m
582  *   The control mbuf.
583  */
584 #define rte_ctrlmbuf_len(m) rte_pktmbuf_data_len(m)
585
586 /**
587  * Tests if an mbuf is a control mbuf
588  *
589  * @param m
590  *   The mbuf to be tested
591  * @return
592  *   - True (1) if the mbuf is a control mbuf
593  *   - False(0) otherwise
594  */
595 static inline int
596 rte_is_ctrlmbuf(struct rte_mbuf *m)
597 {
598         return (!!(m->ol_flags & CTRL_MBUF_FLAG));
599 }
600
601 /* Operations on pkt mbuf */
602
603 /**
604  * The packet mbuf constructor.
605  *
606  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
607  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
608  * address, and so on). This function is given as a callback function to
609  * rte_mempool_create() at pool creation time.
610  *
611  * @param mp
612  *   The mempool from which mbufs originate.
613  * @param opaque_arg
614  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
615  *   for mbuf initialization. This pointer comes from the ``init_arg``
616  *   parameter of rte_mempool_create().
617  * @param m
618  *   The mbuf to initialize.
619  * @param i
620  *   The index of the mbuf in the pool table.
621  */
622 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
623                       void *m, unsigned i);
624
625
626 /**
627  * A  packet mbuf pool constructor.
628  *
629  * This function initializes the mempool private data in the case of a
630  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
631  * function is given as a callback function to rte_mempool_create() at
632  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
633  * provide another packet size.
634  *
635  * @param mp
636  *   The mempool from which mbufs originate.
637  * @param opaque_arg
638  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
639  *   for mbuf initialization. This pointer comes from the ``init_arg``
640  *   parameter of rte_mempool_create().
641  */
642 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
643
644 /**
645  * Create a mbuf pool.
646  *
647  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
648  * a wrapper to rte_mempool_create() with the proper packet constructor
649  * and mempool constructor.
650  *
651  * @param name
652  *   The name of the mbuf pool.
653  * @param n
654  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
655  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
656  *   n = (2^q - 1).
657  * @param cache_size
658  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
659  *   details.
660  * @param priv_size
661  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
662  *   and the data buffer.
663  * @param data_room_size
664  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
665  * @param socket_id
666  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
667  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
668  *   reserved zone.
669  * @return
670  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
671  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
672  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
673  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
674  *    - EINVAL - cache size provided is too large
675  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
676  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
677  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
678  */
679 struct rte_mempool *
680 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
681         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
682         int socket_id);
683
684 /**
685  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
686  *
687  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
688  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
689  *
690  * @param mp
691  *   The packet mbuf pool.
692  * @return
693  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
694  */
695 static inline uint16_t
696 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
697 {
698         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
699
700         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
701         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
702 }
703
704 /**
705  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
706  *
707  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
708  * structure and the data buffer where an application can store data
709  * associated to a packet.
710  *
711  * @param mp
712  *   The packet mbuf pool.
713  * @return
714  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
715  */
716 static inline uint16_t
717 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
718 {
719         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
720
721         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
722         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
723 }
724
725 /**
726  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
727  *
728  * The given mbuf must have only one segment.
729  *
730  * @param m
731  *   The packet mbuf to be resetted.
732  */
733 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
734 {
735         m->next = NULL;
736         m->pkt_len = 0;
737         m->tx_offload = 0;
738         m->vlan_tci = 0;
739         m->nb_segs = 1;
740         m->port = 0xff;
741
742         m->ol_flags = 0;
743         m->packet_type = 0;
744         m->data_off = (RTE_PKTMBUF_HEADROOM <= m->buf_len) ?
745                         RTE_PKTMBUF_HEADROOM : m->buf_len;
746
747         m->data_len = 0;
748         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
749 }
750
751 /**
752  * Allocate a new mbuf from a mempool.
753  *
754  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
755  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
756  * (if buffer size allows).
757  *
758  * @param mp
759  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
760  * @return
761  *   - The pointer to the new mbuf on success.
762  *   - NULL if allocation failed.
763  */
764 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
765 {
766         struct rte_mbuf *m;
767         if ((m = __rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
768                 rte_pktmbuf_reset(m);
769         return (m);
770 }
771
772 /**
773  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
774  * After attachment we refer the mbuf we attached as 'indirect',
775  * while mbuf we attached to as 'direct'.
776  * Right now, not supported:
777  *  - attachment to indirect mbuf (e.g. - md  has to be direct).
778  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
779  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
780  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
781  *
782  * @param mi
783  *   The indirect packet mbuf.
784  * @param md
785  *   The direct packet mbuf.
786  */
787
788 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *md)
789 {
790         RTE_MBUF_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(md) &&
791             RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
792             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
793
794         rte_mbuf_refcnt_update(md, 1);
795         mi->buf_physaddr = md->buf_physaddr;
796         mi->buf_addr = md->buf_addr;
797         mi->buf_len = md->buf_len;
798
799         mi->next = md->next;
800         mi->data_off = md->data_off;
801         mi->data_len = md->data_len;
802         mi->port = md->port;
803         mi->vlan_tci = md->vlan_tci;
804         mi->tx_offload = md->tx_offload;
805         mi->hash = md->hash;
806
807         mi->next = NULL;
808         mi->pkt_len = mi->data_len;
809         mi->nb_segs = 1;
810         mi->ol_flags = md->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
811         mi->packet_type = md->packet_type;
812
813         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
814         __rte_mbuf_sanity_check(md, 0);
815 }
816
817 /**
818  * Detach an indirect packet mbuf -
819  *  - restore original mbuf address and length values.
820  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
821  *  All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
822  *
823  * @param m
824  *   The indirect attached packet mbuf.
825  */
826
827 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
828 {
829         const struct rte_mempool *mp = m->pool;
830         void *buf = RTE_MBUF_TO_BADDR(m);
831         uint32_t buf_len = mp->elt_size - sizeof(*m);
832         m->buf_physaddr = rte_mempool_virt2phy(mp, m) + sizeof (*m);
833
834         m->buf_addr = buf;
835         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
836
837         m->data_off = (RTE_PKTMBUF_HEADROOM <= m->buf_len) ?
838                         RTE_PKTMBUF_HEADROOM : m->buf_len;
839
840         m->data_len = 0;
841
842         m->ol_flags = 0;
843 }
844
845 static inline struct rte_mbuf* __attribute__((always_inline))
846 __rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
847 {
848         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
849
850         /*
851          * Check to see if this is the last reference to the mbuf.
852          * Note: the double check here is deliberate. If the ref_cnt is "atomic"
853          * the call to "refcnt_update" is a very expensive operation, so we
854          * don't want to call it in the case where we know we are the holder
855          * of the last reference to this mbuf i.e. ref_cnt == 1.
856          * If however, ref_cnt != 1, it's still possible that we may still be
857          * the final decrementer of the count, so we need to check that
858          * result also, to make sure the mbuf is freed properly.
859          */
860         if (likely (rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1) ||
861                         likely (rte_mbuf_refcnt_update(m, -1) == 0)) {
862
863                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 0);
864
865                 /* if this is an indirect mbuf, then
866                  *  - detach mbuf
867                  *  - free attached mbuf segment
868                  */
869                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m)) {
870                         struct rte_mbuf *md = RTE_MBUF_FROM_BADDR(m->buf_addr);
871                         rte_pktmbuf_detach(m);
872                         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0)
873                                 __rte_mbuf_raw_free(md);
874                 }
875                 return(m);
876         }
877         return (NULL);
878 }
879
880 /**
881  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
882  *
883  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
884  * buffers.
885  *
886  * @param m
887  *   The packet mbuf segment to be freed.
888  */
889 static inline void __attribute__((always_inline))
890 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
891 {
892         if (likely(NULL != (m = __rte_pktmbuf_prefree_seg(m)))) {
893                 m->next = NULL;
894                 __rte_mbuf_raw_free(m);
895         }
896 }
897
898 /**
899  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
900  *
901  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
902  * segment is added back into its original mempool.
903  *
904  * @param m
905  *   The packet mbuf to be freed.
906  */
907 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
908 {
909         struct rte_mbuf *m_next;
910
911         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
912
913         while (m != NULL) {
914                 m_next = m->next;
915                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
916                 m = m_next;
917         }
918 }
919
920 /**
921  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
922  *
923  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
924  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
925  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
926  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
927  * from the original packet mbuf.
928  *
929  * @param md
930  *   The packet mbuf to be cloned.
931  * @param mp
932  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
933  * @return
934  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
935  *   - NULL if allocation fails.
936  */
937 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
938                 struct rte_mempool *mp)
939 {
940         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
941         uint32_t pktlen;
942         uint8_t nseg;
943
944         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
945                 return (NULL);
946
947         mi = mc;
948         prev = &mi->next;
949         pktlen = md->pkt_len;
950         nseg = 0;
951
952         do {
953                 nseg++;
954                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
955                 *prev = mi;
956                 prev = &mi->next;
957         } while ((md = md->next) != NULL &&
958             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
959
960         *prev = NULL;
961         mc->nb_segs = nseg;
962         mc->pkt_len = pktlen;
963
964         /* Allocation of new indirect segment failed */
965         if (unlikely (mi == NULL)) {
966                 rte_pktmbuf_free(mc);
967                 return (NULL);
968         }
969
970         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
971         return (mc);
972 }
973
974 /**
975  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
976  *
977  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
978  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
979  *
980  * @param m
981  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
982  * @param v
983  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
984  */
985 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
986 {
987         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
988
989         do {
990                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
991         } while ((m = m->next) != NULL);
992 }
993
994 /**
995  * Get the headroom in a packet mbuf.
996  *
997  * @param m
998  *   The packet mbuf.
999  * @return
1000  *   The length of the headroom.
1001  */
1002 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1003 {
1004         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1005         return m->data_off;
1006 }
1007
1008 /**
1009  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1010  *
1011  * @param m
1012  *   The packet mbuf.
1013  * @return
1014  *   The length of the tailroom.
1015  */
1016 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1017 {
1018         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1019         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1020                           m->data_len);
1021 }
1022
1023 /**
1024  * Get the last segment of the packet.
1025  *
1026  * @param m
1027  *   The packet mbuf.
1028  * @return
1029  *   The last segment of the given mbuf.
1030  */
1031 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1032 {
1033         struct rte_mbuf *m2 = (struct rte_mbuf *)m;
1034
1035         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1036         while (m2->next != NULL)
1037                 m2 = m2->next;
1038         return m2;
1039 }
1040
1041 /**
1042  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
1043  *
1044  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1045  * function, the user must ensure that m_headlen(m) is large enough to
1046  * read its data.
1047  *
1048  * @param m
1049  *   The packet mbuf.
1050  * @param t
1051  *   The type to cast the result into.
1052  */
1053 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off))
1054
1055 /**
1056  * A macro that returns the length of the packet.
1057  *
1058  * The value can be read or assigned.
1059  *
1060  * @param m
1061  *   The packet mbuf.
1062  */
1063 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1064
1065 /**
1066  * A macro that returns the length of the segment.
1067  *
1068  * The value can be read or assigned.
1069  *
1070  * @param m
1071  *   The packet mbuf.
1072  */
1073 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1074
1075 /**
1076  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1077  *
1078  * Returns a pointer to the new
1079  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1080  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1081  *
1082  * @param m
1083  *   The pkt mbuf.
1084  * @param len
1085  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1086  * @return
1087  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1088  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1089  */
1090 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1091                                         uint16_t len)
1092 {
1093         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1094
1095         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1096                 return NULL;
1097
1098         m->data_off -= len;
1099         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1100         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1101
1102         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1103 }
1104
1105 /**
1106  * Append len bytes to an mbuf.
1107  *
1108  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1109  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1110  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1111  *
1112  * @param m
1113  *   The packet mbuf.
1114  * @param len
1115  *   The amount of data to append (in bytes).
1116  * @return
1117  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1118  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1119  */
1120 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1121 {
1122         void *tail;
1123         struct rte_mbuf *m_last;
1124
1125         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1126
1127         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1128         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1129                 return NULL;
1130
1131         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1132         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1133         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1134         return (char*) tail;
1135 }
1136
1137 /**
1138  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1139  *
1140  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1141  * length is greater than the length of the first segment, then the
1142  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1143  *
1144  * @param m
1145  *   The packet mbuf.
1146  * @param len
1147  *   The amount of data to remove (in bytes).
1148  * @return
1149  *   A pointer to the new start of the data.
1150  */
1151 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1152 {
1153         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1154
1155         if (unlikely(len > m->data_len))
1156                 return NULL;
1157
1158         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1159         m->data_off += len;
1160         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1161         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1162 }
1163
1164 /**
1165  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1166  *
1167  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1168  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1169  *
1170  * @param m
1171  *   The packet mbuf.
1172  * @param len
1173  *   The amount of data to remove (in bytes).
1174  * @return
1175  *   - 0: On success.
1176  *   - -1: On error.
1177  */
1178 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1179 {
1180         struct rte_mbuf *m_last;
1181
1182         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1183
1184         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1185         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1186                 return -1;
1187
1188         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1189         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1190         return 0;
1191 }
1192
1193 /**
1194  * Test if mbuf data is contiguous.
1195  *
1196  * @param m
1197  *   The packet mbuf.
1198  * @return
1199  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1200  *   - 0, if there is several segments.
1201  */
1202 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1203 {
1204         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1205         return !!(m->nb_segs == 1);
1206 }
1207
1208 /**
1209  * Dump an mbuf structure to the console.
1210  *
1211  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1212  * segments (in the case of a chained buffer).
1213  *
1214  * @param f
1215  *   A pointer to a file for output
1216  * @param m
1217  *   The packet mbuf.
1218  * @param dump_len
1219  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1220  *   the packet.
1221  */
1222 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1223
1224 #ifdef __cplusplus
1225 }
1226 #endif
1227
1228 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */