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