c4f50851df9dfbd6c9c6ea560f0d1dec1591bcfa
[dpdk.git] / lib / librte_mbuf / rte_mbuf.h
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright 2014 6WIND S.A.
4  */
5
6 #ifndef _RTE_MBUF_H_
7 #define _RTE_MBUF_H_
8
9 /**
10  * @file
11  * RTE Mbuf
12  *
13  * The mbuf library provides the ability to create and destroy buffers
14  * that may be used by the RTE application to store message
15  * buffers. The message buffers are stored in a mempool, using the
16  * RTE mempool library.
17  *
18  * The preferred way to create a mbuf pool is to use
19  * rte_pktmbuf_pool_create(). However, in some situations, an
20  * application may want to have more control (ex: populate the pool with
21  * specific memory), in this case it is possible to use functions from
22  * rte_mempool. See how rte_pktmbuf_pool_create() is implemented for
23  * details.
24  *
25  * This library provides an API to allocate/free packet mbufs, which are
26  * used to carry network packets.
27  *
28  * To understand the concepts of packet buffers or mbufs, you
29  * should read "TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation,
30  * Addison-Wesley, 1995, ISBN 0-201-63354-X from Richard Stevens"
31  * http://www.kohala.com/start/tcpipiv2.html
32  */
33
34 #include <stdint.h>
35 #include <rte_compat.h>
36 #include <rte_common.h>
37 #include <rte_config.h>
38 #include <rte_mempool.h>
39 #include <rte_memory.h>
40 #include <rte_atomic.h>
41 #include <rte_prefetch.h>
42 #include <rte_branch_prediction.h>
43 #include <rte_byteorder.h>
44 #include <rte_mbuf_ptype.h>
45 #include <rte_mbuf_core.h>
46
47 #ifdef __cplusplus
48 extern "C" {
49 #endif
50
51 /**
52  * Get the name of a RX offload flag
53  *
54  * @param mask
55  *   The mask describing the flag.
56  * @return
57  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
58  */
59 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
60
61 /**
62  * Dump the list of RX offload flags in a buffer
63  *
64  * @param mask
65  *   The mask describing the RX flags.
66  * @param buf
67  *   The output buffer.
68  * @param buflen
69  *   The length of the buffer.
70  * @return
71  *   0 on success, (-1) on error.
72  */
73 int rte_get_rx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
74
75 /**
76  * Get the name of a TX offload flag
77  *
78  * @param mask
79  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
80  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
81  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
82  * @return
83  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
84  */
85 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
86
87 /**
88  * Dump the list of TX offload flags in a buffer
89  *
90  * @param mask
91  *   The mask describing the TX flags.
92  * @param buf
93  *   The output buffer.
94  * @param buflen
95  *   The length of the buffer.
96  * @return
97  *   0 on success, (-1) on error.
98  */
99 int rte_get_tx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
100
101 /**
102  * Prefetch the first part of the mbuf
103  *
104  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
105  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
106  * 64B, the second part will also be prefetched.
107  *
108  * @param m
109  *   The pointer to the mbuf.
110  */
111 static inline void
112 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
113 {
114         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
115 }
116
117 /**
118  * Prefetch the second part of the mbuf
119  *
120  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
121  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
122  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
123  * already in cache.
124  *
125  * @param m
126  *   The pointer to the mbuf.
127  */
128 static inline void
129 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
130 {
131 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
132         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
133 #else
134         RTE_SET_USED(m);
135 #endif
136 }
137
138
139 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
140
141 /**
142  * Return the IO address of the beginning of the mbuf data
143  *
144  * @param mb
145  *   The pointer to the mbuf.
146  * @return
147  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
148  */
149 static inline rte_iova_t
150 rte_mbuf_data_iova(const struct rte_mbuf *mb)
151 {
152         return mb->buf_iova + mb->data_off;
153 }
154
155 __rte_deprecated
156 static inline phys_addr_t
157 rte_mbuf_data_dma_addr(const struct rte_mbuf *mb)
158 {
159         return rte_mbuf_data_iova(mb);
160 }
161
162 /**
163  * Return the default IO address of the beginning of the mbuf data
164  *
165  * This function is used by drivers in their receive function, as it
166  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
167  * the default headroom in account.
168  *
169  * @param mb
170  *   The pointer to the mbuf.
171  * @return
172  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
173  */
174 static inline rte_iova_t
175 rte_mbuf_data_iova_default(const struct rte_mbuf *mb)
176 {
177         return mb->buf_iova + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
178 }
179
180 __rte_deprecated
181 static inline phys_addr_t
182 rte_mbuf_data_dma_addr_default(const struct rte_mbuf *mb)
183 {
184         return rte_mbuf_data_iova_default(mb);
185 }
186
187 /**
188  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
189  *
190  * @param mi
191  *   The pointer to the indirect mbuf.
192  * @return
193  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
194  */
195 static inline struct rte_mbuf *
196 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
197 {
198         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
199 }
200
201 /**
202  * Return address of buffer embedded in the given mbuf.
203  *
204  * The return value shall be same as mb->buf_addr if the mbuf is already
205  * initialized and direct. However, this API is useful if mempool of the
206  * mbuf is already known because it doesn't need to access mbuf contents in
207  * order to get the mempool pointer.
208  *
209  * @warning
210  * @b EXPERIMENTAL: This API may change without prior notice.
211  * This will be used by rte_mbuf_to_baddr() which has redundant code once
212  * experimental tag is removed.
213  *
214  * @param mb
215  *   The pointer to the mbuf.
216  * @param mp
217  *   The pointer to the mempool of the mbuf.
218  * @return
219  *   The pointer of the mbuf buffer.
220  */
221 __rte_experimental
222 static inline char *
223 rte_mbuf_buf_addr(struct rte_mbuf *mb, struct rte_mempool *mp)
224 {
225         return (char *)mb + sizeof(*mb) + rte_pktmbuf_priv_size(mp);
226 }
227
228 /**
229  * Return the default address of the beginning of the mbuf data.
230  *
231  * @warning
232  * @b EXPERIMENTAL: This API may change without prior notice.
233  *
234  * @param mb
235  *   The pointer to the mbuf.
236  * @return
237  *   The pointer of the beginning of the mbuf data.
238  */
239 __rte_experimental
240 static inline char *
241 rte_mbuf_data_addr_default(__rte_unused struct rte_mbuf *mb)
242 {
243         /* gcc complains about calling this experimental function even
244          * when not using it. Hide it with ALLOW_EXPERIMENTAL_API.
245          */
246 #ifdef ALLOW_EXPERIMENTAL_API
247         return rte_mbuf_buf_addr(mb, mb->pool) + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
248 #else
249         return NULL;
250 #endif
251 }
252
253 /**
254  * Return address of buffer embedded in the given mbuf.
255  *
256  * @note: Accessing mempool pointer of a mbuf is expensive because the
257  * pointer is stored in the 2nd cache line of mbuf. If mempool is known, it
258  * is better not to reference the mempool pointer in mbuf but calling
259  * rte_mbuf_buf_addr() would be more efficient.
260  *
261  * @param md
262  *   The pointer to the mbuf.
263  * @return
264  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
265  */
266 static inline char *
267 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
268 {
269 #ifdef ALLOW_EXPERIMENTAL_API
270         return rte_mbuf_buf_addr(md, md->pool);
271 #else
272         char *buffer_addr;
273         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
274         return buffer_addr;
275 #endif
276 }
277
278 /**
279  * Return the starting address of the private data area embedded in
280  * the given mbuf.
281  *
282  * Note that no check is made to ensure that a private data area
283  * actually exists in the supplied mbuf.
284  *
285  * @param m
286  *   The pointer to the mbuf.
287  * @return
288  *   The starting address of the private data area of the given mbuf.
289  */
290 __rte_experimental
291 static inline void *
292 rte_mbuf_to_priv(struct rte_mbuf *m)
293 {
294         return RTE_PTR_ADD(m, sizeof(struct rte_mbuf));
295 }
296
297 /**
298  * Private data in case of pktmbuf pool.
299  *
300  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
301  * appended after the mempool structure (in private data).
302  */
303 struct rte_pktmbuf_pool_private {
304         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
305         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
306         uint32_t flags; /**< reserved for future use. */
307 };
308
309 /**
310  * Return the flags from private data in an mempool structure.
311  *
312  * @param mp
313  *   A pointer to the mempool structure.
314  * @return
315  *   The flags from the private data structure.
316  */
317 static inline uint32_t
318 rte_pktmbuf_priv_flags(struct rte_mempool *mp)
319 {
320         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
321
322         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
323         return mbp_priv->flags;
324 }
325
326 /**
327  * When set, pktmbuf mempool will hold only mbufs with pinned external
328  * buffer. The external buffer will be attached to the mbuf at the
329  * memory pool creation and will never be detached by the mbuf free calls.
330  * mbuf should not contain any room for data after the mbuf structure.
331  */
332 #define RTE_PKTMBUF_POOL_F_PINNED_EXT_BUF (1 << 0)
333
334 /**
335  * Returns non zero if given mbuf has a pinned external buffer, or zero
336  * otherwise. The pinned external buffer is allocated at pool creation
337  * time and should not be freed on mbuf freeing.
338  *
339  * External buffer is a user-provided anonymous buffer.
340  */
341 #define RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(mb) \
342         (rte_pktmbuf_priv_flags(mb->pool) & RTE_PKTMBUF_POOL_F_PINNED_EXT_BUF)
343
344 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
345
346 /**  check mbuf type in debug mode */
347 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
348
349 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
350
351 /**  check mbuf type in debug mode */
352 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
353
354 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
355
356 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
357
358 /**
359  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
360  * @param m
361  *   Mbuf to read
362  * @return
363  *   Reference count number.
364  */
365 static inline uint16_t
366 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
367 {
368         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
369 }
370
371 /**
372  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
373  * @param m
374  *   Mbuf to update
375  * @param new_value
376  *   Value set
377  */
378 static inline void
379 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
380 {
381         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, (int16_t)new_value);
382 }
383
384 /* internal */
385 static inline uint16_t
386 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
387 {
388         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
389 }
390
391 /**
392  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
393  * @param m
394  *   Mbuf to update
395  * @param value
396  *   Value to add/subtract
397  * @return
398  *   Updated value
399  */
400 static inline uint16_t
401 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
402 {
403         /*
404          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
405          * call it in the case where we know we are the unique holder of
406          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
407          * operation has to be used because concurrent accesses on the
408          * reference counter can occur.
409          */
410         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
411                 ++value;
412                 rte_mbuf_refcnt_set(m, (uint16_t)value);
413                 return (uint16_t)value;
414         }
415
416         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
417 }
418
419 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
420
421 /* internal */
422 static inline uint16_t
423 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
424 {
425         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
426         return m->refcnt;
427 }
428
429 /**
430  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
431  */
432 static inline uint16_t
433 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
434 {
435         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
436 }
437
438 /**
439  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
440  */
441 static inline uint16_t
442 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
443 {
444         return m->refcnt;
445 }
446
447 /**
448  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
449  */
450 static inline void
451 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
452 {
453         m->refcnt = new_value;
454 }
455
456 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
457
458 /**
459  * Reads the refcnt of an external buffer.
460  *
461  * @param shinfo
462  *   Shared data of the external buffer.
463  * @return
464  *   Reference count number.
465  */
466 static inline uint16_t
467 rte_mbuf_ext_refcnt_read(const struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo)
468 {
469         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&shinfo->refcnt_atomic));
470 }
471
472 /**
473  * Set refcnt of an external buffer.
474  *
475  * @param shinfo
476  *   Shared data of the external buffer.
477  * @param new_value
478  *   Value set
479  */
480 static inline void
481 rte_mbuf_ext_refcnt_set(struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo,
482         uint16_t new_value)
483 {
484         rte_atomic16_set(&shinfo->refcnt_atomic, (int16_t)new_value);
485 }
486
487 /**
488  * Add given value to refcnt of an external buffer and return its new
489  * value.
490  *
491  * @param shinfo
492  *   Shared data of the external buffer.
493  * @param value
494  *   Value to add/subtract
495  * @return
496  *   Updated value
497  */
498 static inline uint16_t
499 rte_mbuf_ext_refcnt_update(struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo,
500         int16_t value)
501 {
502         if (likely(rte_mbuf_ext_refcnt_read(shinfo) == 1)) {
503                 ++value;
504                 rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, (uint16_t)value);
505                 return (uint16_t)value;
506         }
507
508         return (uint16_t)rte_atomic16_add_return(&shinfo->refcnt_atomic, value);
509 }
510
511 /** Mbuf prefetch */
512 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
513         if ((m) != NULL)                        \
514                 rte_prefetch0(m);               \
515 } while (0)
516
517
518 /**
519  * Sanity checks on an mbuf.
520  *
521  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
522  * panic if corruption is detected.
523  *
524  * @param m
525  *   The mbuf to be checked.
526  * @param is_header
527  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
528  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
529  */
530 void
531 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
532
533 /**
534  * Sanity checks on a mbuf.
535  *
536  * Almost like rte_mbuf_sanity_check(), but this function gives the reason
537  * if corruption is detected rather than panic.
538  *
539  * @param m
540  *   The mbuf to be checked.
541  * @param is_header
542  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
543  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
544  * @param reason
545  *   A reference to a string pointer where to store the reason why a mbuf is
546  *   considered invalid.
547  * @return
548  *   - 0 if no issue has been found, reason is left untouched.
549  *   - -1 if a problem is detected, reason then points to a string describing
550  *     the reason why the mbuf is deemed invalid.
551  */
552 __rte_experimental
553 int rte_mbuf_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header,
554                    const char **reason);
555
556 #define MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m) do {                            \
557         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);               \
558         RTE_ASSERT((m)->next == NULL);                          \
559         RTE_ASSERT((m)->nb_segs == 1);                          \
560         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);                          \
561 } while (0)
562
563 /**
564  * Allocate an uninitialized mbuf from mempool *mp*.
565  *
566  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
567  * allocate an uninitialized mbuf. The driver is responsible of
568  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
569  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
570  *
571  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
572  * are initialized: buf_addr, buf_iova, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
573  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
574  * by the caller.
575  *
576  * @param mp
577  *   The mempool from which mbuf is allocated.
578  * @return
579  *   - The pointer to the new mbuf on success.
580  *   - NULL if allocation failed.
581  */
582 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
583 {
584         struct rte_mbuf *m;
585
586         if (rte_mempool_get(mp, (void **)&m) < 0)
587                 return NULL;
588         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m);
589         return m;
590 }
591
592 /**
593  * Put mbuf back into its original mempool.
594  *
595  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
596  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
597  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
598  *
599  * This function should be used with care, when optimization is
600  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
601  * rte_pktmbuf_free_seg().
602  *
603  * @param m
604  *   The mbuf to be freed.
605  */
606 static __rte_always_inline void
607 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
608 {
609         RTE_ASSERT(!RTE_MBUF_CLONED(m) &&
610                   (!RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m) || RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(m)));
611         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
612         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
613         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
614         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
615         rte_mempool_put(m->pool, m);
616 }
617
618 /**
619  * The packet mbuf constructor.
620  *
621  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
622  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
623  * address, and so on). This function is given as a callback function to
624  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
625  *
626  * @param mp
627  *   The mempool from which mbufs originate.
628  * @param opaque_arg
629  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
630  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
631  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
632  * @param m
633  *   The mbuf to initialize.
634  * @param i
635  *   The index of the mbuf in the pool table.
636  */
637 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
638                       void *m, unsigned i);
639
640
641 /**
642  * A  packet mbuf pool constructor.
643  *
644  * This function initializes the mempool private data in the case of a
645  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
646  * function must be called on the mempool before it is used, or it
647  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
648  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
649  * provide another packet size.
650  *
651  * @param mp
652  *   The mempool from which mbufs originate.
653  * @param opaque_arg
654  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
655  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
656  *   rte_mempool_create().
657  */
658 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
659
660 /**
661  * Create a mbuf pool.
662  *
663  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
664  * a wrapper to rte_mempool functions.
665  *
666  * @param name
667  *   The name of the mbuf pool.
668  * @param n
669  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
670  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
671  *   n = (2^q - 1).
672  * @param cache_size
673  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
674  *   details.
675  * @param priv_size
676  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
677  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
678  * @param data_room_size
679  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
680  * @param socket_id
681  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
682  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
683  *   reserved zone.
684  * @return
685  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
686  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
687  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
688  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
689  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
690  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
691  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
692  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
693  */
694 struct rte_mempool *
695 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
696         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
697         int socket_id);
698
699 /**
700  * Create a mbuf pool with a given mempool ops name
701  *
702  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
703  * a wrapper to rte_mempool functions.
704  *
705  * @param name
706  *   The name of the mbuf pool.
707  * @param n
708  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
709  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
710  *   n = (2^q - 1).
711  * @param cache_size
712  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
713  *   details.
714  * @param priv_size
715  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
716  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
717  * @param data_room_size
718  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
719  * @param socket_id
720  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
721  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
722  *   reserved zone.
723  * @param ops_name
724  *   The mempool ops name to be used for this mempool instead of
725  *   default mempool. The value can be *NULL* to use default mempool.
726  * @return
727  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
728  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
729  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
730  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
731  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
732  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
733  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
734  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
735  */
736 struct rte_mempool *
737 rte_pktmbuf_pool_create_by_ops(const char *name, unsigned int n,
738         unsigned int cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
739         int socket_id, const char *ops_name);
740
741 /**
742  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
743  *
744  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
745  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
746  *
747  * @param mp
748  *   The packet mbuf pool.
749  * @return
750  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
751  */
752 static inline uint16_t
753 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
754 {
755         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
756
757         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
758         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
759 }
760
761 /**
762  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
763  *
764  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
765  * structure and the data buffer where an application can store data
766  * associated to a packet.
767  *
768  * @param mp
769  *   The packet mbuf pool.
770  * @return
771  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
772  */
773 static inline uint16_t
774 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
775 {
776         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
777
778         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
779         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
780 }
781
782 /**
783  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
784  *
785  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
786  *
787  * @param m
788  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
789  */
790 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
791 {
792         m->data_off = (uint16_t)RTE_MIN((uint16_t)RTE_PKTMBUF_HEADROOM,
793                                         (uint16_t)m->buf_len);
794 }
795
796 /**
797  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
798  *
799  * The given mbuf must have only one segment.
800  *
801  * @param m
802  *   The packet mbuf to be reset.
803  */
804 #define MBUF_INVALID_PORT UINT16_MAX
805
806 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
807 {
808         m->next = NULL;
809         m->pkt_len = 0;
810         m->tx_offload = 0;
811         m->vlan_tci = 0;
812         m->vlan_tci_outer = 0;
813         m->nb_segs = 1;
814         m->port = MBUF_INVALID_PORT;
815
816         m->ol_flags &= EXT_ATTACHED_MBUF;
817         m->packet_type = 0;
818         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
819
820         m->data_len = 0;
821         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
822 }
823
824 /**
825  * Allocate a new mbuf from a mempool.
826  *
827  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
828  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
829  * (if buffer size allows).
830  *
831  * @param mp
832  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
833  * @return
834  *   - The pointer to the new mbuf on success.
835  *   - NULL if allocation failed.
836  */
837 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
838 {
839         struct rte_mbuf *m;
840         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
841                 rte_pktmbuf_reset(m);
842         return m;
843 }
844
845 /**
846  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
847  * values.
848  *
849  *  @param pool
850  *    The mempool from which mbufs are allocated.
851  *  @param mbufs
852  *    Array of pointers to mbufs
853  *  @param count
854  *    Array size
855  *  @return
856  *   - 0: Success
857  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no mbufs are retrieved.
858  */
859 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
860          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
861 {
862         unsigned idx = 0;
863         int rc;
864
865         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
866         if (unlikely(rc))
867                 return rc;
868
869         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
870          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
871          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
872          * check if count is zero.
873          */
874         switch (count % 4) {
875         case 0:
876                 while (idx != count) {
877                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
878                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
879                         idx++;
880                         /* fall-through */
881         case 3:
882                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
883                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
884                         idx++;
885                         /* fall-through */
886         case 2:
887                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
888                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
889                         idx++;
890                         /* fall-through */
891         case 1:
892                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
893                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
894                         idx++;
895                         /* fall-through */
896                 }
897         }
898         return 0;
899 }
900
901 /**
902  * Initialize shared data at the end of an external buffer before attaching
903  * to a mbuf by ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``. This is not a mandatory
904  * initialization but a helper function to simply spare a few bytes at the
905  * end of the buffer for shared data. If shared data is allocated
906  * separately, this should not be called but application has to properly
907  * initialize the shared data according to its need.
908  *
909  * Free callback and its argument is saved and the refcnt is set to 1.
910  *
911  * @warning
912  * The value of buf_len will be reduced to RTE_PTR_DIFF(shinfo, buf_addr)
913  * after this initialization. This shall be used for
914  * ``rte_pktmbuf_attach_extbuf()``
915  *
916  * @param buf_addr
917  *   The pointer to the external buffer.
918  * @param [in,out] buf_len
919  *   The pointer to length of the external buffer. Input value must be
920  *   larger than the size of ``struct rte_mbuf_ext_shared_info`` and
921  *   padding for alignment. If not enough, this function will return NULL.
922  *   Adjusted buffer length will be returned through this pointer.
923  * @param free_cb
924  *   Free callback function to call when the external buffer needs to be
925  *   freed.
926  * @param fcb_opaque
927  *   Argument for the free callback function.
928  *
929  * @return
930  *   A pointer to the initialized shared data on success, return NULL
931  *   otherwise.
932  */
933 static inline struct rte_mbuf_ext_shared_info *
934 rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper(void *buf_addr, uint16_t *buf_len,
935         rte_mbuf_extbuf_free_callback_t free_cb, void *fcb_opaque)
936 {
937         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo;
938         void *buf_end = RTE_PTR_ADD(buf_addr, *buf_len);
939         void *addr;
940
941         addr = RTE_PTR_ALIGN_FLOOR(RTE_PTR_SUB(buf_end, sizeof(*shinfo)),
942                                    sizeof(uintptr_t));
943         if (addr <= buf_addr)
944                 return NULL;
945
946         shinfo = (struct rte_mbuf_ext_shared_info *)addr;
947         shinfo->free_cb = free_cb;
948         shinfo->fcb_opaque = fcb_opaque;
949         rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, 1);
950
951         *buf_len = (uint16_t)RTE_PTR_DIFF(shinfo, buf_addr);
952         return shinfo;
953 }
954
955 /**
956  * Attach an external buffer to a mbuf.
957  *
958  * User-managed anonymous buffer can be attached to an mbuf. When attaching
959  * it, corresponding free callback function and its argument should be
960  * provided via shinfo. This callback function will be called once all the
961  * mbufs are detached from the buffer (refcnt becomes zero).
962  *
963  * The headroom length of the attaching mbuf will be set to zero and this
964  * can be properly adjusted after attachment. For example, ``rte_pktmbuf_adj()``
965  * or ``rte_pktmbuf_reset_headroom()`` might be used.
966  *
967  * Similarly, the packet length is initialized to 0. If the buffer contains
968  * data, the user has to adjust ``data_len`` and the ``pkt_len`` field of
969  * the mbuf accordingly.
970  *
971  * More mbufs can be attached to the same external buffer by
972  * ``rte_pktmbuf_attach()`` once the external buffer has been attached by
973  * this API.
974  *
975  * Detachment can be done by either ``rte_pktmbuf_detach_extbuf()`` or
976  * ``rte_pktmbuf_detach()``.
977  *
978  * Memory for shared data must be provided and user must initialize all of
979  * the content properly, especially free callback and refcnt. The pointer
980  * of shared data will be stored in m->shinfo.
981  * ``rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper`` can help to simply spare a few
982  * bytes at the end of buffer for the shared data, store free callback and
983  * its argument and set the refcnt to 1. The following is an example:
984  *
985  *   struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo =
986  *          rte_pktmbuf_ext_shinfo_init_helper(buf_addr, &buf_len,
987  *                                             free_cb, fcb_arg);
988  *   rte_pktmbuf_attach_extbuf(m, buf_addr, buf_iova, buf_len, shinfo);
989  *   rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
990  *   rte_pktmbuf_adj(m, data_len);
991  *
992  * Attaching an external buffer is quite similar to mbuf indirection in
993  * replacing buffer addresses and length of a mbuf, but a few differences:
994  * - When an indirect mbuf is attached, refcnt of the direct mbuf would be
995  *   2 as long as the direct mbuf itself isn't freed after the attachment.
996  *   In such cases, the buffer area of a direct mbuf must be read-only. But
997  *   external buffer has its own refcnt and it starts from 1. Unless
998  *   multiple mbufs are attached to a mbuf having an external buffer, the
999  *   external buffer is writable.
1000  * - There's no need to allocate buffer from a mempool. Any buffer can be
1001  *   attached with appropriate free callback and its IO address.
1002  * - Smaller metadata is required to maintain shared data such as refcnt.
1003  *
1004  * @param m
1005  *   The pointer to the mbuf.
1006  * @param buf_addr
1007  *   The pointer to the external buffer.
1008  * @param buf_iova
1009  *   IO address of the external buffer.
1010  * @param buf_len
1011  *   The size of the external buffer.
1012  * @param shinfo
1013  *   User-provided memory for shared data of the external buffer.
1014  */
1015 static inline void
1016 rte_pktmbuf_attach_extbuf(struct rte_mbuf *m, void *buf_addr,
1017         rte_iova_t buf_iova, uint16_t buf_len,
1018         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo)
1019 {
1020         /* mbuf should not be read-only */
1021         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m) && rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
1022         RTE_ASSERT(shinfo->free_cb != NULL);
1023
1024         m->buf_addr = buf_addr;
1025         m->buf_iova = buf_iova;
1026         m->buf_len = buf_len;
1027
1028         m->data_len = 0;
1029         m->data_off = 0;
1030
1031         m->ol_flags |= EXT_ATTACHED_MBUF;
1032         m->shinfo = shinfo;
1033 }
1034
1035 /**
1036  * Detach the external buffer attached to a mbuf, same as
1037  * ``rte_pktmbuf_detach()``
1038  *
1039  * @param m
1040  *   The mbuf having external buffer.
1041  */
1042 #define rte_pktmbuf_detach_extbuf(m) rte_pktmbuf_detach(m)
1043
1044 /**
1045  * Copy dynamic fields from msrc to mdst.
1046  *
1047  * @param mdst
1048  *   The destination mbuf.
1049  * @param msrc
1050  *   The source mbuf.
1051  */
1052 static inline void
1053 rte_mbuf_dynfield_copy(struct rte_mbuf *mdst, const struct rte_mbuf *msrc)
1054 {
1055         memcpy(&mdst->dynfield1, msrc->dynfield1, sizeof(mdst->dynfield1));
1056 }
1057
1058 /* internal */
1059 static inline void
1060 __rte_pktmbuf_copy_hdr(struct rte_mbuf *mdst, const struct rte_mbuf *msrc)
1061 {
1062         mdst->port = msrc->port;
1063         mdst->vlan_tci = msrc->vlan_tci;
1064         mdst->vlan_tci_outer = msrc->vlan_tci_outer;
1065         mdst->tx_offload = msrc->tx_offload;
1066         mdst->hash = msrc->hash;
1067         mdst->packet_type = msrc->packet_type;
1068         mdst->timestamp = msrc->timestamp;
1069         rte_mbuf_dynfield_copy(mdst, msrc);
1070 }
1071
1072 /**
1073  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1074  *
1075  * If the mbuf we are attaching to isn't a direct buffer and is attached to
1076  * an external buffer, the mbuf being attached will be attached to the
1077  * external buffer instead of mbuf indirection.
1078  *
1079  * Otherwise, the mbuf will be indirectly attached. After attachment we
1080  * refer the mbuf we attached as 'indirect', while mbuf we attached to as
1081  * 'direct'.  The direct mbuf's reference counter is incremented.
1082  *
1083  * Right now, not supported:
1084  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1085  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1086  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1087  *
1088  * @param mi
1089  *   The indirect packet mbuf.
1090  * @param m
1091  *   The packet mbuf we're attaching to.
1092  */
1093 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1094 {
1095         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1096             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1097
1098         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m)) {
1099                 rte_mbuf_ext_refcnt_update(m->shinfo, 1);
1100                 mi->ol_flags = m->ol_flags;
1101                 mi->shinfo = m->shinfo;
1102         } else {
1103                 /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1104                 rte_mbuf_refcnt_update(rte_mbuf_from_indirect(m), 1);
1105                 mi->priv_size = m->priv_size;
1106                 mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1107         }
1108
1109         __rte_pktmbuf_copy_hdr(mi, m);
1110
1111         mi->data_off = m->data_off;
1112         mi->data_len = m->data_len;
1113         mi->buf_iova = m->buf_iova;
1114         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1115         mi->buf_len = m->buf_len;
1116
1117         mi->next = NULL;
1118         mi->pkt_len = mi->data_len;
1119         mi->nb_segs = 1;
1120
1121         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1122         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1123 }
1124
1125 /**
1126  * @internal used by rte_pktmbuf_detach().
1127  *
1128  * Decrement the reference counter of the external buffer. When the
1129  * reference counter becomes 0, the buffer is freed by pre-registered
1130  * callback.
1131  */
1132 static inline void
1133 __rte_pktmbuf_free_extbuf(struct rte_mbuf *m)
1134 {
1135         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m));
1136         RTE_ASSERT(m->shinfo != NULL);
1137
1138         if (rte_mbuf_ext_refcnt_update(m->shinfo, -1) == 0)
1139                 m->shinfo->free_cb(m->buf_addr, m->shinfo->fcb_opaque);
1140 }
1141
1142 /**
1143  * @internal used by rte_pktmbuf_detach().
1144  *
1145  * Decrement the direct mbuf's reference counter. When the reference
1146  * counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1147  */
1148 static inline void
1149 __rte_pktmbuf_free_direct(struct rte_mbuf *m)
1150 {
1151         struct rte_mbuf *md;
1152
1153         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_CLONED(m));
1154
1155         md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1156
1157         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1158                 md->next = NULL;
1159                 md->nb_segs = 1;
1160                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1161                 rte_mbuf_raw_free(md);
1162         }
1163 }
1164
1165 /**
1166  * Detach a packet mbuf from external buffer or direct buffer.
1167  *
1168  *  - decrement refcnt and free the external/direct buffer if refcnt
1169  *    becomes zero.
1170  *  - restore original mbuf address and length values.
1171  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1172  *
1173  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1174  *
1175  * If the packet mbuf was allocated from the pool with pinned
1176  * external buffers the rte_pktmbuf_detach does nothing with the
1177  * mbuf of this kind, because the pinned buffers are not supposed
1178  * to be detached.
1179  *
1180  * @param m
1181  *   The indirect attached packet mbuf.
1182  */
1183 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1184 {
1185         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1186         uint32_t mbuf_size, buf_len;
1187         uint16_t priv_size;
1188
1189         if (RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m)) {
1190                 /*
1191                  * The mbuf has the external attached buffer,
1192                  * we should check the type of the memory pool where
1193                  * the mbuf was allocated from to detect the pinned
1194                  * external buffer.
1195                  */
1196                 uint32_t flags = rte_pktmbuf_priv_flags(mp);
1197
1198                 if (flags & RTE_PKTMBUF_POOL_F_PINNED_EXT_BUF) {
1199                         /*
1200                          * The pinned external buffer should not be
1201                          * detached from its backing mbuf, just exit.
1202                          */
1203                         return;
1204                 }
1205                 __rte_pktmbuf_free_extbuf(m);
1206         } else {
1207                 __rte_pktmbuf_free_direct(m);
1208         }
1209         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1210         mbuf_size = (uint32_t)(sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size);
1211         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1212
1213         m->priv_size = priv_size;
1214         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1215         m->buf_iova = rte_mempool_virt2iova(m) + mbuf_size;
1216         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1217         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1218         m->data_len = 0;
1219         m->ol_flags = 0;
1220 }
1221
1222 /**
1223  * @internal Handle the packet mbufs with attached pinned external buffer
1224  * on the mbuf freeing:
1225  *
1226  *  - return zero if reference counter in shinfo is one. It means there is
1227  *  no more reference to this pinned buffer and mbuf can be returned to
1228  *  the pool
1229  *
1230  *  - otherwise (if reference counter is not one), decrement reference
1231  *  counter and return non-zero value to prevent freeing the backing mbuf.
1232  *
1233  * Returns non zero if mbuf should not be freed.
1234  */
1235 static inline int __rte_pktmbuf_pinned_extbuf_decref(struct rte_mbuf *m)
1236 {
1237         struct rte_mbuf_ext_shared_info *shinfo;
1238
1239         /* Clear flags, mbuf is being freed. */
1240         m->ol_flags = EXT_ATTACHED_MBUF;
1241         shinfo = m->shinfo;
1242
1243         /* Optimize for performance - do not dec/reinit */
1244         if (likely(rte_mbuf_ext_refcnt_read(shinfo) == 1))
1245                 return 0;
1246
1247         /*
1248          * Direct usage of add primitive to avoid
1249          * duplication of comparing with one.
1250          */
1251         if (likely(rte_atomic16_add_return
1252                         (&shinfo->refcnt_atomic, -1)))
1253                 return 1;
1254
1255         /* Reinitialize counter before mbuf freeing. */
1256         rte_mbuf_ext_refcnt_set(shinfo, 1);
1257         return 0;
1258 }
1259
1260 /**
1261  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1262  *
1263  * This function does the same than a free, except that it does not
1264  * return the segment to its pool.
1265  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1266  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1267  *
1268  * @param m
1269  *   The mbuf to be unlinked
1270  * @return
1271  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1272  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1273  */
1274 static __rte_always_inline struct rte_mbuf *
1275 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1276 {
1277         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1278
1279         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1280
1281                 if (!RTE_MBUF_DIRECT(m)) {
1282                         if (!RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m) ||
1283                             !RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(m))
1284                                 rte_pktmbuf_detach(m);
1285                         else if (__rte_pktmbuf_pinned_extbuf_decref(m))
1286                                 return NULL;
1287                 }
1288
1289                 if (m->next != NULL) {
1290                         m->next = NULL;
1291                         m->nb_segs = 1;
1292                 }
1293
1294                 return m;
1295
1296         } else if (__rte_mbuf_refcnt_update(m, -1) == 0) {
1297
1298                 if (!RTE_MBUF_DIRECT(m)) {
1299                         if (!RTE_MBUF_HAS_EXTBUF(m) ||
1300                             !RTE_MBUF_HAS_PINNED_EXTBUF(m))
1301                                 rte_pktmbuf_detach(m);
1302                         else if (__rte_pktmbuf_pinned_extbuf_decref(m))
1303                                 return NULL;
1304                 }
1305
1306                 if (m->next != NULL) {
1307                         m->next = NULL;
1308                         m->nb_segs = 1;
1309                 }
1310                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1311
1312                 return m;
1313         }
1314         return NULL;
1315 }
1316
1317 /**
1318  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1319  *
1320  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1321  * buffers.
1322  *
1323  * @param m
1324  *   The packet mbuf segment to be freed.
1325  */
1326 static __rte_always_inline void
1327 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1328 {
1329         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1330         if (likely(m != NULL))
1331                 rte_mbuf_raw_free(m);
1332 }
1333
1334 /**
1335  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1336  *
1337  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1338  * segment is added back into its original mempool.
1339  *
1340  * @param m
1341  *   The packet mbuf to be freed. If NULL, the function does nothing.
1342  */
1343 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1344 {
1345         struct rte_mbuf *m_next;
1346
1347         if (m != NULL)
1348                 __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1349
1350         while (m != NULL) {
1351                 m_next = m->next;
1352                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1353                 m = m_next;
1354         }
1355 }
1356
1357 /**
1358  * Free a bulk of packet mbufs back into their original mempools.
1359  *
1360  * Free a bulk of mbufs, and all their segments in case of chained buffers.
1361  * Each segment is added back into its original mempool.
1362  *
1363  *  @param mbufs
1364  *    Array of pointers to packet mbufs.
1365  *    The array may contain NULL pointers.
1366  *  @param count
1367  *    Array size.
1368  */
1369 __rte_experimental
1370 void rte_pktmbuf_free_bulk(struct rte_mbuf **mbufs, unsigned int count);
1371
1372 /**
1373  * Create a "clone" of the given packet mbuf.
1374  *
1375  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1376  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1377  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1378  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1379  * from the original packet mbuf.
1380  *
1381  * @param md
1382  *   The packet mbuf to be cloned.
1383  * @param mp
1384  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1385  * @return
1386  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1387  *   - NULL if allocation fails.
1388  */
1389 struct rte_mbuf *
1390 rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md, struct rte_mempool *mp);
1391
1392 /**
1393  * Create a full copy of a given packet mbuf.
1394  *
1395  * Copies all the data from a given packet mbuf to a newly allocated
1396  * set of mbufs. The private data are is not copied.
1397  *
1398  * @param m
1399  *   The packet mbuf to be copiedd.
1400  * @param mp
1401  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1402  * @param offset
1403  *   The number of bytes to skip before copying.
1404  *   If the mbuf does not have that many bytes, it is an error
1405  *   and NULL is returned.
1406  * @param length
1407  *   The upper limit on bytes to copy.  Passing UINT32_MAX
1408  *   means all data (after offset).
1409  * @return
1410  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1411  *   - NULL if allocation fails.
1412  */
1413 __rte_experimental
1414 struct rte_mbuf *
1415 rte_pktmbuf_copy(const struct rte_mbuf *m, struct rte_mempool *mp,
1416                  uint32_t offset, uint32_t length);
1417
1418 /**
1419  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1420  *
1421  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1422  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1423  *
1424  * @param m
1425  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1426  * @param v
1427  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1428  */
1429 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1430 {
1431         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1432
1433         do {
1434                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1435         } while ((m = m->next) != NULL);
1436 }
1437
1438 /**
1439  * Get the headroom in a packet mbuf.
1440  *
1441  * @param m
1442  *   The packet mbuf.
1443  * @return
1444  *   The length of the headroom.
1445  */
1446 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1447 {
1448         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1449         return m->data_off;
1450 }
1451
1452 /**
1453  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1454  *
1455  * @param m
1456  *   The packet mbuf.
1457  * @return
1458  *   The length of the tailroom.
1459  */
1460 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1461 {
1462         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1463         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1464                           m->data_len);
1465 }
1466
1467 /**
1468  * Get the last segment of the packet.
1469  *
1470  * @param m
1471  *   The packet mbuf.
1472  * @return
1473  *   The last segment of the given mbuf.
1474  */
1475 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1476 {
1477         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1478         while (m->next != NULL)
1479                 m = m->next;
1480         return m;
1481 }
1482
1483 /* deprecated */
1484 #define rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, o) \
1485         rte_pktmbuf_iova_offset(m, o)
1486
1487 /* deprecated */
1488 #define rte_pktmbuf_mtophys(m) rte_pktmbuf_iova(m)
1489
1490 /**
1491  * A macro that returns the length of the packet.
1492  *
1493  * The value can be read or assigned.
1494  *
1495  * @param m
1496  *   The packet mbuf.
1497  */
1498 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1499
1500 /**
1501  * A macro that returns the length of the segment.
1502  *
1503  * The value can be read or assigned.
1504  *
1505  * @param m
1506  *   The packet mbuf.
1507  */
1508 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1509
1510 /**
1511  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1512  *
1513  * Returns a pointer to the new
1514  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1515  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1516  *
1517  * @param m
1518  *   The pkt mbuf.
1519  * @param len
1520  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1521  * @return
1522  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1523  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1524  */
1525 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1526                                         uint16_t len)
1527 {
1528         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1529
1530         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1531                 return NULL;
1532
1533         /* NB: elaborating the subtraction like this instead of using
1534          *     -= allows us to ensure the result type is uint16_t
1535          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1536         m->data_off = (uint16_t)(m->data_off - len);
1537         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1538         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1539
1540         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1541 }
1542
1543 /**
1544  * Append len bytes to an mbuf.
1545  *
1546  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1547  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1548  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1549  *
1550  * @param m
1551  *   The packet mbuf.
1552  * @param len
1553  *   The amount of data to append (in bytes).
1554  * @return
1555  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1556  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1557  */
1558 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1559 {
1560         void *tail;
1561         struct rte_mbuf *m_last;
1562
1563         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1564
1565         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1566         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1567                 return NULL;
1568
1569         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1570         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1571         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1572         return (char*) tail;
1573 }
1574
1575 /**
1576  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1577  *
1578  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1579  * length is greater than the length of the first segment, then the
1580  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1581  *
1582  * @param m
1583  *   The packet mbuf.
1584  * @param len
1585  *   The amount of data to remove (in bytes).
1586  * @return
1587  *   A pointer to the new start of the data.
1588  */
1589 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1590 {
1591         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1592
1593         if (unlikely(len > m->data_len))
1594                 return NULL;
1595
1596         /* NB: elaborating the addition like this instead of using
1597          *     += allows us to ensure the result type is uint16_t
1598          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1599         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1600         m->data_off = (uint16_t)(m->data_off + len);
1601         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1602         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1603 }
1604
1605 /**
1606  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1607  *
1608  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1609  * function will fail and return -1 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  *   - 0: On success.
1617  *   - -1: On error.
1618  */
1619 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1620 {
1621         struct rte_mbuf *m_last;
1622
1623         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1624
1625         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1626         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1627                 return -1;
1628
1629         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1630         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1631         return 0;
1632 }
1633
1634 /**
1635  * Test if mbuf data is contiguous.
1636  *
1637  * @param m
1638  *   The packet mbuf.
1639  * @return
1640  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1641  *   - 0, if there is several segments.
1642  */
1643 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1644 {
1645         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1646         return !!(m->nb_segs == 1);
1647 }
1648
1649 /**
1650  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
1651  */
1652 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
1653         uint32_t len, void *buf);
1654
1655 /**
1656  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
1657  *
1658  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
1659  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
1660  * pointer.
1661  *
1662  * @param m
1663  *   The pointer to the mbuf.
1664  * @param off
1665  *   The offset of the data in the mbuf.
1666  * @param len
1667  *   The amount of bytes to read.
1668  * @param buf
1669  *   The buffer where data is copied if it is not contiguous in mbuf
1670  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
1671  * @return
1672  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
1673  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
1674  */
1675 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
1676         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
1677 {
1678         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
1679                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
1680         else
1681                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
1682 }
1683
1684 /**
1685  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
1686  *
1687  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
1688  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
1689  * chain the entries manually.
1690  *
1691  * @param head
1692  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
1693  * @param tail
1694  *   The mbuf to put last in the chain
1695  *
1696  * @return
1697  *   - 0, on success.
1698  *   - -EOVERFLOW, if the chain segment limit exceeded
1699  */
1700 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
1701 {
1702         struct rte_mbuf *cur_tail;
1703
1704         /* Check for number-of-segments-overflow */
1705         if (head->nb_segs + tail->nb_segs > RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS)
1706                 return -EOVERFLOW;
1707
1708         /* Chain 'tail' onto the old tail */
1709         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
1710         cur_tail->next = tail;
1711
1712         /* accumulate number of segments and total length.
1713          * NB: elaborating the addition like this instead of using
1714          *     -= allows us to ensure the result type is uint16_t
1715          *     avoiding compiler warnings on gcc 8.1 at least */
1716         head->nb_segs = (uint16_t)(head->nb_segs + tail->nb_segs);
1717         head->pkt_len += tail->pkt_len;
1718
1719         /* pkt_len is only set in the head */
1720         tail->pkt_len = tail->data_len;
1721
1722         return 0;
1723 }
1724
1725 /*
1726  * @warning
1727  * @b EXPERIMENTAL: This API may change without prior notice.
1728  *
1729  * For given input values generate raw tx_offload value.
1730  * Note that it is caller responsibility to make sure that input parameters
1731  * don't exceed maximum bit-field values.
1732  * @param il2
1733  *   l2_len value.
1734  * @param il3
1735  *   l3_len value.
1736  * @param il4
1737  *   l4_len value.
1738  * @param tso
1739  *   tso_segsz value.
1740  * @param ol3
1741  *   outer_l3_len value.
1742  * @param ol2
1743  *   outer_l2_len value.
1744  * @param unused
1745  *   unused value.
1746  * @return
1747  *   raw tx_offload value.
1748  */
1749 static __rte_always_inline uint64_t
1750 rte_mbuf_tx_offload(uint64_t il2, uint64_t il3, uint64_t il4, uint64_t tso,
1751         uint64_t ol3, uint64_t ol2, uint64_t unused)
1752 {
1753         return il2 << RTE_MBUF_L2_LEN_OFS |
1754                 il3 << RTE_MBUF_L3_LEN_OFS |
1755                 il4 << RTE_MBUF_L4_LEN_OFS |
1756                 tso << RTE_MBUF_TSO_SEGSZ_OFS |
1757                 ol3 << RTE_MBUF_OUTL3_LEN_OFS |
1758                 ol2 << RTE_MBUF_OUTL2_LEN_OFS |
1759                 unused << RTE_MBUF_TXOFLD_UNUSED_OFS;
1760 }
1761
1762 /**
1763  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
1764  *
1765  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
1766  *
1767  * @param m
1768  *   The packet mbuf to be validated.
1769  * @return
1770  *   0 if packet is valid
1771  */
1772 static inline int
1773 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
1774 {
1775         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
1776
1777         /* Does packet set any of available offloads? */
1778         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
1779                 return 0;
1780
1781         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
1782         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
1783                 return -EINVAL;
1784
1785         /* IP type not set when required */
1786         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
1787                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
1788                         return -EINVAL;
1789
1790         /* Check requirements for TSO packet */
1791         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
1792                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
1793                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
1794                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
1795                         return -EINVAL;
1796
1797         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
1798         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
1799                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
1800                 return -EINVAL;
1801
1802         return 0;
1803 }
1804
1805 /**
1806  * @internal used by rte_pktmbuf_linearize().
1807  */
1808 int __rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf);
1809
1810 /**
1811  * Linearize data in mbuf.
1812  *
1813  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
1814  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
1815  *
1816  * @param mbuf
1817  *   mbuf to linearize
1818  * @return
1819  *   - 0, on success
1820  *   - -1, on error
1821  */
1822 static inline int
1823 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
1824 {
1825         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
1826                 return 0;
1827         return __rte_pktmbuf_linearize(mbuf);
1828 }
1829
1830 /**
1831  * Dump an mbuf structure to a file.
1832  *
1833  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1834  * segments (in the case of a chained buffer).
1835  *
1836  * @param f
1837  *   A pointer to a file for output
1838  * @param m
1839  *   The packet mbuf.
1840  * @param dump_len
1841  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1842  *   the packet.
1843  */
1844 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1845
1846 /**
1847  * Get the value of mbuf sched queue_id field.
1848  */
1849 static inline uint32_t
1850 rte_mbuf_sched_queue_get(const struct rte_mbuf *m)
1851 {
1852         return m->hash.sched.queue_id;
1853 }
1854
1855 /**
1856  * Get the value of mbuf sched traffic_class field.
1857  */
1858 static inline uint8_t
1859 rte_mbuf_sched_traffic_class_get(const struct rte_mbuf *m)
1860 {
1861         return m->hash.sched.traffic_class;
1862 }
1863
1864 /**
1865  * Get the value of mbuf sched color field.
1866  */
1867 static inline uint8_t
1868 rte_mbuf_sched_color_get(const struct rte_mbuf *m)
1869 {
1870         return m->hash.sched.color;
1871 }
1872
1873 /**
1874  * Get the values of mbuf sched queue_id, traffic_class and color.
1875  *
1876  * @param m
1877  *   Mbuf to read
1878  * @param queue_id
1879  *  Returns the queue id
1880  * @param traffic_class
1881  *  Returns the traffic class id
1882  * @param color
1883  *  Returns the colour id
1884  */
1885 static inline void
1886 rte_mbuf_sched_get(const struct rte_mbuf *m, uint32_t *queue_id,
1887                         uint8_t *traffic_class,
1888                         uint8_t *color)
1889 {
1890         struct rte_mbuf_sched sched = m->hash.sched;
1891
1892         *queue_id = sched.queue_id;
1893         *traffic_class = sched.traffic_class;
1894         *color = sched.color;
1895 }
1896
1897 /**
1898  * Set the mbuf sched queue_id to the defined value.
1899  */
1900 static inline void
1901 rte_mbuf_sched_queue_set(struct rte_mbuf *m, uint32_t queue_id)
1902 {
1903         m->hash.sched.queue_id = queue_id;
1904 }
1905
1906 /**
1907  * Set the mbuf sched traffic_class id to the defined value.
1908  */
1909 static inline void
1910 rte_mbuf_sched_traffic_class_set(struct rte_mbuf *m, uint8_t traffic_class)
1911 {
1912         m->hash.sched.traffic_class = traffic_class;
1913 }
1914
1915 /**
1916  * Set the mbuf sched color id to the defined value.
1917  */
1918 static inline void
1919 rte_mbuf_sched_color_set(struct rte_mbuf *m, uint8_t color)
1920 {
1921         m->hash.sched.color = color;
1922 }
1923
1924 /**
1925  * Set the mbuf sched queue_id, traffic_class and color.
1926  *
1927  * @param m
1928  *   Mbuf to set
1929  * @param queue_id
1930  *  Queue id value to be set
1931  * @param traffic_class
1932  *  Traffic class id value to be set
1933  * @param color
1934  *  Color id to be set
1935  */
1936 static inline void
1937 rte_mbuf_sched_set(struct rte_mbuf *m, uint32_t queue_id,
1938                         uint8_t traffic_class,
1939                         uint8_t color)
1940 {
1941         m->hash.sched = (struct rte_mbuf_sched){
1942                                 .queue_id = queue_id,
1943                                 .traffic_class = traffic_class,
1944                                 .color = color,
1945                                 .reserved = 0,
1946                         };
1947 }
1948
1949 #ifdef __cplusplus
1950 }
1951 #endif
1952
1953 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */