fix VXLAN acronym
[dpdk.git] / lib / librte_mbuf / rte_mbuf.h
1 /*-
2  *   BSD LICENSE
3  *
4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
5  *   All rights reserved.
6  *
7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  *   modification, are permitted provided that the following conditions
9  *   are met:
10  *
11  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *       the documentation and/or other materials provided with the
16  *       distribution.
17  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
18  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *       from this software without specific prior written permission.
20  *
21  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
24  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
25  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
26  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
27  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
28  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
29  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
30  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
31  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32  */
33
34 #ifndef _RTE_MBUF_H_
35 #define _RTE_MBUF_H_
36
37 /**
38  * @file
39  * RTE Mbuf
40  *
41  * The mbuf library provides the ability to create and destroy buffers
42  * that may be used by the RTE application to store message
43  * buffers. The message buffers are stored in a mempool, using the
44  * RTE mempool library.
45  *
46  * This library provide an API to allocate/free packet mbufs, which are
47  * used to carry network packets.
48  *
49  * To understand the concepts of packet buffers or mbufs, you
50  * should read "TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation,
51  * Addison-Wesley, 1995, ISBN 0-201-63354-X from Richard Stevens"
52  * http://www.kohala.com/start/tcpipiv2.html
53  */
54
55 #include <stdint.h>
56 #include <rte_mempool.h>
57 #include <rte_atomic.h>
58 #include <rte_prefetch.h>
59 #include <rte_branch_prediction.h>
60
61 #ifdef __cplusplus
62 extern "C" {
63 #endif
64
65 /* deprecated feature, renamed in RTE_MBUF_REFCNT */
66 #pragma GCC poison RTE_MBUF_SCATTER_GATHER
67
68 /*
69  * Packet Offload Features Flags. It also carry packet type information.
70  * Critical resources. Both rx/tx shared these bits. Be cautious on any change
71  *
72  * - RX flags start at bit position zero, and get added to the left of previous
73  *   flags.
74  * - The most-significant 8 bits are reserved for generic mbuf flags
75  * - TX flags therefore start at bit position 55 (i.e. 63-8), and new flags get
76  *   added to the right of the previously defined flags
77  */
78 #define PKT_RX_VLAN_PKT      (1ULL << 0)  /**< RX packet is a 802.1q VLAN packet. */
79 #define PKT_RX_RSS_HASH      (1ULL << 1)  /**< RX packet with RSS hash result. */
80 #define PKT_RX_FDIR          (1ULL << 2)  /**< RX packet with FDIR infos. */
81 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD  (1ULL << 3)  /**< L4 cksum of RX pkt. is not OK. */
82 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD  (1ULL << 4)  /**< IP cksum of RX pkt. is not OK. */
83 #define PKT_RX_EIP_CKSUM_BAD (0ULL << 0)  /**< External IP header checksum error. */
84 #define PKT_RX_OVERSIZE      (0ULL << 0)  /**< Num of desc of an RX pkt oversize. */
85 #define PKT_RX_HBUF_OVERFLOW (0ULL << 0)  /**< Header buffer overflow. */
86 #define PKT_RX_RECIP_ERR     (0ULL << 0)  /**< Hardware processing error. */
87 #define PKT_RX_MAC_ERR       (0ULL << 0)  /**< MAC error. */
88 #define PKT_RX_IPV4_HDR      (1ULL << 5)  /**< RX packet with IPv4 header. */
89 #define PKT_RX_IPV4_HDR_EXT  (1ULL << 6)  /**< RX packet with extended IPv4 header. */
90 #define PKT_RX_IPV6_HDR      (1ULL << 7)  /**< RX packet with IPv6 header. */
91 #define PKT_RX_IPV6_HDR_EXT  (1ULL << 8)  /**< RX packet with extended IPv6 header. */
92 #define PKT_RX_IEEE1588_PTP  (1ULL << 9)  /**< RX IEEE1588 L2 Ethernet PT Packet. */
93 #define PKT_RX_IEEE1588_TMST (1ULL << 10) /**< RX IEEE1588 L2/L4 timestamped packet.*/
94 #define PKT_RX_TUNNEL_IPV4_HDR (1ULL << 11) /**< RX tunnel packet with IPv4 header.*/
95 #define PKT_RX_TUNNEL_IPV6_HDR (1ULL << 12) /**< RX tunnel packet with IPv6 header. */
96
97 #define PKT_TX_VLAN_PKT      (1ULL << 55) /**< TX packet is a 802.1q VLAN packet. */
98 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54) /**< IP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
99 #define PKT_TX_VXLAN_CKSUM   (1ULL << 50) /**< TX checksum of VXLAN computed by NIC */
100 #define PKT_TX_IPV4_CSUM     PKT_TX_IP_CKSUM /**< Alias of PKT_TX_IP_CKSUM. */
101 #define PKT_TX_IPV4          PKT_RX_IPV4_HDR /**< IPv4 with no IP checksum offload. */
102 #define PKT_TX_IPV6          PKT_RX_IPV6_HDR /**< IPv6 packet */
103
104 /*
105  * Bits 52+53 used for L4 packet type with checksum enabled.
106  *     00: Reserved
107  *     01: TCP checksum
108  *     10: SCTP checksum
109  *     11: UDP checksum
110  */
111 #define PKT_TX_L4_NO_CKSUM   (0ULL << 52) /**< Disable L4 cksum of TX pkt. */
112 #define PKT_TX_TCP_CKSUM     (1ULL << 52) /**< TCP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
113 #define PKT_TX_SCTP_CKSUM    (2ULL << 52) /**< SCTP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
114 #define PKT_TX_UDP_CKSUM     (3ULL << 52) /**< UDP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
115 #define PKT_TX_L4_MASK       (3ULL << 52) /**< Mask for L4 cksum offload request. */
116
117 /* Bit 51 - IEEE1588*/
118 #define PKT_TX_IEEE1588_TMST (1ULL << 51) /**< TX IEEE1588 packet to timestamp. */
119
120 /* Use final bit of flags to indicate a control mbuf */
121 #define CTRL_MBUF_FLAG       (1ULL << 63) /**< Mbuf contains control data */
122
123 /**
124  * Bit Mask to indicate what bits required for building TX context
125  */
126 #define PKT_TX_OFFLOAD_MASK (PKT_TX_VLAN_PKT | PKT_TX_IP_CKSUM | PKT_TX_L4_MASK)
127
128 /* define a set of marker types that can be used to refer to set points in the
129  * mbuf */
130 typedef void    *MARKER[0];   /**< generic marker for a point in a structure */
131 typedef uint64_t MARKER64[0]; /**< marker that allows us to overwrite 8 bytes
132                                * with a single assignment */
133 /**
134  * The generic rte_mbuf, containing a packet mbuf.
135  */
136 struct rte_mbuf {
137         MARKER cacheline0;
138
139         void *buf_addr;           /**< Virtual address of segment buffer. */
140         phys_addr_t buf_physaddr; /**< Physical address of segment buffer. */
141
142         /* next 8 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
143         MARKER64 rearm_data;
144         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
145         uint16_t data_off;
146
147         /**
148          * 16-bit Reference counter.
149          * It should only be accessed using the following functions:
150          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
151          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
152          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
153          * config option.
154          */
155         union {
156 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
157                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
158                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
159 #endif
160                 uint16_t refcnt_reserved;     /**< Do not use this field */
161         };
162         uint8_t nb_segs;          /**< Number of segments. */
163         uint8_t port;             /**< Input port. */
164
165         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
166
167         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
168         MARKER rx_descriptor_fields1;
169
170         /**
171          * The packet type, which is used to indicate ordinary packet and also
172          * tunneled packet format, i.e. each number is represented a type of
173          * packet.
174          */
175         uint16_t packet_type;
176
177         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
178         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
179         uint16_t vlan_tci;        /**< VLAN Tag Control Identifier (CPU order) */
180         uint16_t reserved;
181         union {
182                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
183                 struct {
184                         uint16_t hash;
185                         uint16_t id;
186                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
187                 uint32_t sched;   /**< Hierarchical scheduler */
188         } hash;                   /**< hash information */
189
190         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
191         MARKER cacheline1 __rte_cache_aligned;
192
193         union {
194                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
195                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
196         };
197
198         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
199         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
200
201         /* fields to support TX offloads */
202         union {
203                 uint16_t l2_l3_len; /**< combined l2/l3 lengths as single var */
204                 struct {
205                         uint16_t l3_len:9;      /**< L3 (IP) Header Length. */
206                         uint16_t l2_len:7;      /**< L2 (MAC) Header Length. */
207                 };
208         };
209
210         /* fields for TX offloading of tunnels */
211         union {
212                 uint16_t inner_l2_l3_len;
213                 /**< combined inner l2/l3 lengths as single var */
214                 struct {
215                         uint16_t inner_l3_len:9;
216                         /**< inner L3 (IP) Header Length. */
217                         uint16_t inner_l2_len:7;
218                         /**< inner L2 (MAC) Header Length. */
219                 };
220         };
221 } __rte_cache_aligned;
222
223 /**
224  * Given the buf_addr returns the pointer to corresponding mbuf.
225  */
226 #define RTE_MBUF_FROM_BADDR(ba)     (((struct rte_mbuf *)(ba)) - 1)
227
228 /**
229  * Given the pointer to mbuf returns an address where it's  buf_addr
230  * should point to.
231  */
232 #define RTE_MBUF_TO_BADDR(mb)       (((struct rte_mbuf *)(mb)) + 1)
233
234 /**
235  * Returns TRUE if given mbuf is indirect, or FALSE otherwise.
236  */
237 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   (RTE_MBUF_FROM_BADDR((mb)->buf_addr) != (mb))
238
239 /**
240  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
241  */
242 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb)     (RTE_MBUF_FROM_BADDR((mb)->buf_addr) == (mb))
243
244
245 /**
246  * Private data in case of pktmbuf pool.
247  *
248  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
249  * appended after the mempool structure (in private data).
250  */
251 struct rte_pktmbuf_pool_private {
252         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf.*/
253 };
254
255 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
256
257 /**  check mbuf type in debug mode */
258 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
259
260 /**  check mbuf type in debug mode if mbuf pointer is not null */
261 #define __rte_mbuf_sanity_check_raw(m, is_h)    do {       \
262         if ((m) != NULL)                                   \
263                 rte_mbuf_sanity_check(m, is_h);          \
264 } while (0)
265
266 /**  MBUF asserts in debug mode */
267 #define RTE_MBUF_ASSERT(exp)                                         \
268 if (!(exp)) {                                                        \
269         rte_panic("line%d\tassert \"" #exp "\" failed\n", __LINE__); \
270 }
271
272 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
273
274 /**  check mbuf type in debug mode */
275 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
276
277 /**  check mbuf type in debug mode if mbuf pointer is not null */
278 #define __rte_mbuf_sanity_check_raw(m, is_h) do { } while (0)
279
280 /**  MBUF asserts in debug mode */
281 #define RTE_MBUF_ASSERT(exp)                do { } while (0)
282
283 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
284
285 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
286 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
287
288 /**
289  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
290  * @param m
291  *   Mbuf to update
292  * @param value
293  *   Value to add/subtract
294  * @return
295  *   Updated value
296  */
297 static inline uint16_t
298 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
299 {
300         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
301 }
302
303 /**
304  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
305  * @param m
306  *   Mbuf to read
307  * @return
308  *   Reference count number.
309  */
310 static inline uint16_t
311 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
312 {
313         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
314 }
315
316 /**
317  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
318  * @param m
319  *   Mbuf to update
320  * @param new_value
321  *   Value set
322  */
323 static inline void
324 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
325 {
326         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, new_value);
327 }
328
329 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
330
331 /**
332  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
333  */
334 static inline uint16_t
335 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
336 {
337         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
338         return m->refcnt;
339 }
340
341 /**
342  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
343  */
344 static inline uint16_t
345 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
346 {
347         return m->refcnt;
348 }
349
350 /**
351  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
352  */
353 static inline void
354 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
355 {
356         m->refcnt = new_value;
357 }
358
359 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
360
361 /** Mbuf prefetch */
362 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
363         if ((m) != NULL)                        \
364                 rte_prefetch0(m);               \
365 } while (0)
366
367 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT */
368
369 /** Mbuf prefetch */
370 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do { } while(0)
371
372 #define rte_mbuf_refcnt_set(m,v) do { } while(0)
373
374 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT */
375
376
377 /**
378  * Sanity checks on an mbuf.
379  *
380  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
381  * panic if corruption is detected.
382  *
383  * @param m
384  *   The mbuf to be checked.
385  * @param is_header
386  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
387  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
388  */
389 void
390 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
391
392 /**
393  * @internal Allocate a new mbuf from mempool *mp*.
394  * The use of that function is reserved for RTE internal needs.
395  * Please use rte_pktmbuf_alloc().
396  *
397  * @param mp
398  *   The mempool from which mbuf is allocated.
399  * @return
400  *   - The pointer to the new mbuf on success.
401  *   - NULL if allocation failed.
402  */
403 static inline struct rte_mbuf *__rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
404 {
405         struct rte_mbuf *m;
406         void *mb = NULL;
407         if (rte_mempool_get(mp, &mb) < 0)
408                 return NULL;
409         m = (struct rte_mbuf *)mb;
410 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
411         RTE_MBUF_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 0);
412         rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
413 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT */
414         return (m);
415 }
416
417 /**
418  * @internal Put mbuf back into its original mempool.
419  * The use of that function is reserved for RTE internal needs.
420  * Please use rte_pktmbuf_free().
421  *
422  * @param m
423  *   The mbuf to be freed.
424  */
425 static inline void __attribute__((always_inline))
426 __rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
427 {
428 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
429         RTE_MBUF_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 0);
430 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT */
431         rte_mempool_put(m->pool, m);
432 }
433
434 /* Operations on ctrl mbuf */
435
436 /**
437  * The control mbuf constructor.
438  *
439  * This function initializes some fields in an mbuf structure that are
440  * not modified by the user once created (mbuf type, origin pool, buffer
441  * start address, and so on). This function is given as a callback function
442  * to rte_mempool_create() at pool creation time.
443  *
444  * @param mp
445  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
446  * @param opaque_arg
447  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
448  *   for mbuf initialization. This pointer comes from the ``init_arg``
449  *   parameter of rte_mempool_create().
450  * @param m
451  *   The mbuf to initialize.
452  * @param i
453  *   The index of the mbuf in the pool table.
454  */
455 void rte_ctrlmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
456                 void *m, unsigned i);
457
458 /**
459  * Allocate a new mbuf (type is ctrl) from mempool *mp*.
460  *
461  * This new mbuf is initialized with data pointing to the beginning of
462  * buffer, and with a length of zero.
463  *
464  * @param mp
465  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
466  * @return
467  *   - The pointer to the new mbuf on success.
468  *   - NULL if allocation failed.
469  */
470 #define rte_ctrlmbuf_alloc(mp) rte_pktmbuf_alloc(mp)
471
472 /**
473  * Free a control mbuf back into its original mempool.
474  *
475  * @param m
476  *   The control mbuf to be freed.
477  */
478 #define rte_ctrlmbuf_free(m) rte_pktmbuf_free(m)
479
480 /**
481  * A macro that returns the pointer to the carried data.
482  *
483  * The value that can be read or assigned.
484  *
485  * @param m
486  *   The control mbuf.
487  */
488 #define rte_ctrlmbuf_data(m) ((char *)((m)->buf_addr) + (m)->data_off)
489
490 /**
491  * A macro that returns the length of the carried data.
492  *
493  * The value that can be read or assigned.
494  *
495  * @param m
496  *   The control mbuf.
497  */
498 #define rte_ctrlmbuf_len(m) rte_pktmbuf_data_len(m)
499
500 /**
501  * Tests if an mbuf is a control mbuf
502  *
503  * @param m
504  *   The mbuf to be tested
505  * @return
506  *   - True (1) if the mbuf is a control mbuf
507  *   - False(0) otherwise
508  */
509 static inline int
510 rte_is_ctrlmbuf(struct rte_mbuf *m)
511 {
512         return (!!(m->ol_flags & CTRL_MBUF_FLAG));
513 }
514
515 /* Operations on pkt mbuf */
516
517 /**
518  * The packet mbuf constructor.
519  *
520  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
521  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
522  * address, and so on). This function is given as a callback function to
523  * rte_mempool_create() at pool creation time.
524  *
525  * @param mp
526  *   The mempool from which mbufs originate.
527  * @param opaque_arg
528  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
529  *   for mbuf initialization. This pointer comes from the ``init_arg``
530  *   parameter of rte_mempool_create().
531  * @param m
532  *   The mbuf to initialize.
533  * @param i
534  *   The index of the mbuf in the pool table.
535  */
536 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
537                       void *m, unsigned i);
538
539
540 /**
541  * A  packet mbuf pool constructor.
542  *
543  * This function initializes the mempool private data in the case of a
544  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
545  * function is given as a callback function to rte_mempool_create() at
546  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
547  * provide another packet size.
548  *
549  * @param mp
550  *   The mempool from which mbufs originate.
551  * @param opaque_arg
552  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
553  *   for mbuf initialization. This pointer comes from the ``init_arg``
554  *   parameter of rte_mempool_create().
555  */
556 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
557
558 /**
559  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
560  *
561  * The given mbuf must have only one segment.
562  *
563  * @param m
564  *   The packet mbuf to be resetted.
565  */
566 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
567 {
568         m->next = NULL;
569         m->pkt_len = 0;
570         m->l2_l3_len = 0;
571         m->inner_l2_l3_len = 0;
572         m->vlan_tci = 0;
573         m->nb_segs = 1;
574         m->port = 0xff;
575
576         m->ol_flags = 0;
577         m->packet_type = 0;
578         m->data_off = (RTE_PKTMBUF_HEADROOM <= m->buf_len) ?
579                         RTE_PKTMBUF_HEADROOM : m->buf_len;
580
581         m->data_len = 0;
582         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
583 }
584
585 /**
586  * Allocate a new mbuf from a mempool.
587  *
588  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
589  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
590  * (if buffer size allows).
591  *
592  * @param mp
593  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
594  * @return
595  *   - The pointer to the new mbuf on success.
596  *   - NULL if allocation failed.
597  */
598 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
599 {
600         struct rte_mbuf *m;
601         if ((m = __rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
602                 rte_pktmbuf_reset(m);
603         return (m);
604 }
605
606 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
607
608 /**
609  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
610  * After attachment we refer the mbuf we attached as 'indirect',
611  * while mbuf we attached to as 'direct'.
612  * Right now, not supported:
613  *  - attachment to indirect mbuf (e.g. - md  has to be direct).
614  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
615  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
616  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
617  *
618  * @param mi
619  *   The indirect packet mbuf.
620  * @param md
621  *   The direct packet mbuf.
622  */
623
624 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *md)
625 {
626         RTE_MBUF_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(md) &&
627             RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
628             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
629
630         rte_mbuf_refcnt_update(md, 1);
631         mi->buf_physaddr = md->buf_physaddr;
632         mi->buf_addr = md->buf_addr;
633         mi->buf_len = md->buf_len;
634
635         mi->next = md->next;
636         mi->data_off = md->data_off;
637         mi->data_len = md->data_len;
638         mi->port = md->port;
639         mi->vlan_tci = md->vlan_tci;
640         mi->l2_l3_len = md->l2_l3_len;
641         mi->inner_l2_l3_len = md->inner_l2_l3_len;
642         mi->hash = md->hash;
643
644         mi->next = NULL;
645         mi->pkt_len = mi->data_len;
646         mi->nb_segs = 1;
647         mi->ol_flags = md->ol_flags;
648         mi->packet_type = md->packet_type;
649
650         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
651         __rte_mbuf_sanity_check(md, 0);
652 }
653
654 /**
655  * Detach an indirect packet mbuf -
656  *  - restore original mbuf address and length values.
657  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
658  *  All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
659  *
660  * @param m
661  *   The indirect attached packet mbuf.
662  */
663
664 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
665 {
666         const struct rte_mempool *mp = m->pool;
667         void *buf = RTE_MBUF_TO_BADDR(m);
668         uint32_t buf_len = mp->elt_size - sizeof(*m);
669         m->buf_physaddr = rte_mempool_virt2phy(mp, m) + sizeof (*m);
670
671         m->buf_addr = buf;
672         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
673
674         m->data_off = (RTE_PKTMBUF_HEADROOM <= m->buf_len) ?
675                         RTE_PKTMBUF_HEADROOM : m->buf_len;
676
677         m->data_len = 0;
678 }
679
680 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT */
681
682
683 static inline struct rte_mbuf* __attribute__((always_inline))
684 __rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
685 {
686         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
687
688 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
689         if (likely (rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1) ||
690                         likely (rte_mbuf_refcnt_update(m, -1) == 0)) {
691                 struct rte_mbuf *md = RTE_MBUF_FROM_BADDR(m->buf_addr);
692
693                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 0);
694
695                 /* if this is an indirect mbuf, then
696                  *  - detach mbuf
697                  *  - free attached mbuf segment
698                  */
699                 if (unlikely (md != m)) {
700                         rte_pktmbuf_detach(m);
701                         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0)
702                                 __rte_mbuf_raw_free(md);
703                 }
704 #endif
705                 return(m);
706 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
707         }
708         return (NULL);
709 #endif
710 }
711
712 /**
713  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
714  *
715  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
716  * buffers.
717  *
718  * @param m
719  *   The packet mbuf segment to be freed.
720  */
721 static inline void __attribute__((always_inline))
722 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
723 {
724         if (likely(NULL != (m = __rte_pktmbuf_prefree_seg(m)))) {
725                 m->next = NULL;
726                 __rte_mbuf_raw_free(m);
727         }
728 }
729
730 /**
731  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
732  *
733  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
734  * segment is added back into its original mempool.
735  *
736  * @param m
737  *   The packet mbuf to be freed.
738  */
739 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
740 {
741         struct rte_mbuf *m_next;
742
743         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
744
745         while (m != NULL) {
746                 m_next = m->next;
747                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
748                 m = m_next;
749         }
750 }
751
752 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT
753
754 /**
755  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
756  *
757  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
758  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
759  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
760  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
761  * from the original packet mbuf.
762  *
763  * @param md
764  *   The packet mbuf to be cloned.
765  * @param mp
766  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
767  * @return
768  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
769  *   - NULL if allocation fails.
770  */
771 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
772                 struct rte_mempool *mp)
773 {
774         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
775         uint32_t pktlen;
776         uint8_t nseg;
777
778         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
779                 return (NULL);
780
781         mi = mc;
782         prev = &mi->next;
783         pktlen = md->pkt_len;
784         nseg = 0;
785
786         do {
787                 nseg++;
788                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
789                 *prev = mi;
790                 prev = &mi->next;
791         } while ((md = md->next) != NULL &&
792             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
793
794         *prev = NULL;
795         mc->nb_segs = nseg;
796         mc->pkt_len = pktlen;
797
798         /* Allocation of new indirect segment failed */
799         if (unlikely (mi == NULL)) {
800                 rte_pktmbuf_free(mc);
801                 return (NULL);
802         }
803
804         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
805         return (mc);
806 }
807
808 /**
809  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
810  *
811  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
812  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
813  *
814  * @param m
815  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
816  * @param v
817  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
818  */
819 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
820 {
821         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
822
823         do {
824                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
825         } while ((m = m->next) != NULL);
826 }
827
828 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT */
829
830 /**
831  * Get the headroom in a packet mbuf.
832  *
833  * @param m
834  *   The packet mbuf.
835  * @return
836  *   The length of the headroom.
837  */
838 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
839 {
840         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
841         return m->data_off;
842 }
843
844 /**
845  * Get the tailroom of a packet mbuf.
846  *
847  * @param m
848  *   The packet mbuf.
849  * @return
850  *   The length of the tailroom.
851  */
852 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
853 {
854         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
855         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
856                           m->data_len);
857 }
858
859 /**
860  * Get the last segment of the packet.
861  *
862  * @param m
863  *   The packet mbuf.
864  * @return
865  *   The last segment of the given mbuf.
866  */
867 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
868 {
869         struct rte_mbuf *m2 = (struct rte_mbuf *)m;
870
871         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
872         while (m2->next != NULL)
873                 m2 = m2->next;
874         return m2;
875 }
876
877 /**
878  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
879  *
880  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
881  * function, the user must ensure that m_headlen(m) is large enough to
882  * read its data.
883  *
884  * @param m
885  *   The packet mbuf.
886  * @param t
887  *   The type to cast the result into.
888  */
889 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off))
890
891 /**
892  * A macro that returns the length of the packet.
893  *
894  * The value can be read or assigned.
895  *
896  * @param m
897  *   The packet mbuf.
898  */
899 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
900
901 /**
902  * A macro that returns the length of the segment.
903  *
904  * The value can be read or assigned.
905  *
906  * @param m
907  *   The packet mbuf.
908  */
909 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
910
911 /**
912  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
913  *
914  * Returns a pointer to the new
915  * data start address. If there is not enough headroom in the first
916  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
917  *
918  * @param m
919  *   The pkt mbuf.
920  * @param len
921  *   The amount of data to prepend (in bytes).
922  * @return
923  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
924  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
925  */
926 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
927                                         uint16_t len)
928 {
929         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
930
931         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
932                 return NULL;
933
934         m->data_off -= len;
935         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
936         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
937
938         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
939 }
940
941 /**
942  * Append len bytes to an mbuf.
943  *
944  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
945  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
946  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
947  *
948  * @param m
949  *   The packet mbuf.
950  * @param len
951  *   The amount of data to append (in bytes).
952  * @return
953  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
954  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
955  */
956 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
957 {
958         void *tail;
959         struct rte_mbuf *m_last;
960
961         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
962
963         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
964         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
965                 return NULL;
966
967         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
968         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
969         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
970         return (char*) tail;
971 }
972
973 /**
974  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
975  *
976  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
977  * length is greater than the length of the first segment, then the
978  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
979  *
980  * @param m
981  *   The packet mbuf.
982  * @param len
983  *   The amount of data to remove (in bytes).
984  * @return
985  *   A pointer to the new start of the data.
986  */
987 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
988 {
989         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
990
991         if (unlikely(len > m->data_len))
992                 return NULL;
993
994         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
995         m->data_off += len;
996         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
997         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
998 }
999
1000 /**
1001  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1002  *
1003  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1004  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1005  *
1006  * @param m
1007  *   The packet mbuf.
1008  * @param len
1009  *   The amount of data to remove (in bytes).
1010  * @return
1011  *   - 0: On success.
1012  *   - -1: On error.
1013  */
1014 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1015 {
1016         struct rte_mbuf *m_last;
1017
1018         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1019
1020         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1021         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1022                 return -1;
1023
1024         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1025         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1026         return 0;
1027 }
1028
1029 /**
1030  * Test if mbuf data is contiguous.
1031  *
1032  * @param m
1033  *   The packet mbuf.
1034  * @return
1035  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1036  *   - 0, if there is several segments.
1037  */
1038 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1039 {
1040         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1041         return !!(m->nb_segs == 1);
1042 }
1043
1044 /**
1045  * Dump an mbuf structure to the console.
1046  *
1047  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1048  * segments (in the case of a chained buffer).
1049  *
1050  * @param f
1051  *   A pointer to a file for output
1052  * @param m
1053  *   The packet mbuf.
1054  * @param dump_len
1055  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1056  *   the packet.
1057  */
1058 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1059
1060 #ifdef __cplusplus
1061 }
1062 #endif
1063
1064 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */