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