mbuf: move sequence number in second cache line
[dpdk.git] / lib / librte_mbuf / rte_mbuf.h
1 /*-
2  *   BSD LICENSE
3  *
4  *   Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation. All rights reserved.
5  *   Copyright 2014 6WIND S.A.
6  *   All rights reserved.
7  *
8  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  *   modification, are permitted provided that the following conditions
10  *   are met:
11  *
12  *     * Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  *     * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *       notice, this list of conditions and the following disclaimer in
16  *       the documentation and/or other materials provided with the
17  *       distribution.
18  *     * Neither the name of Intel Corporation nor the names of its
19  *       contributors may be used to endorse or promote products derived
20  *       from this software without specific prior written permission.
21  *
22  *   THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
23  *   "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
24  *   LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
25  *   A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
26  *   OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
27  *   SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
28  *   LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
29  *   DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
30  *   THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
31  *   (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
32  *   OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #ifndef _RTE_MBUF_H_
36 #define _RTE_MBUF_H_
37
38 /**
39  * @file
40  * RTE Mbuf
41  *
42  * The mbuf library provides the ability to create and destroy buffers
43  * that may be used by the RTE application to store message
44  * buffers. The message buffers are stored in a mempool, using the
45  * RTE mempool library.
46  *
47  * The preferred way to create a mbuf pool is to use
48  * rte_pktmbuf_pool_create(). However, in some situations, an
49  * application may want to have more control (ex: populate the pool with
50  * specific memory), in this case it is possible to use functions from
51  * rte_mempool. See how rte_pktmbuf_pool_create() is implemented for
52  * details.
53  *
54  * This library provides an API to allocate/free packet mbufs, which are
55  * used to carry network packets.
56  *
57  * To understand the concepts of packet buffers or mbufs, you
58  * should read "TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation,
59  * Addison-Wesley, 1995, ISBN 0-201-63354-X from Richard Stevens"
60  * http://www.kohala.com/start/tcpipiv2.html
61  */
62
63 #include <stdint.h>
64 #include <rte_common.h>
65 #include <rte_mempool.h>
66 #include <rte_memory.h>
67 #include <rte_atomic.h>
68 #include <rte_prefetch.h>
69 #include <rte_branch_prediction.h>
70 #include <rte_mbuf_ptype.h>
71
72 #ifdef __cplusplus
73 extern "C" {
74 #endif
75
76 /*
77  * Packet Offload Features Flags. It also carry packet type information.
78  * Critical resources. Both rx/tx shared these bits. Be cautious on any change
79  *
80  * - RX flags start at bit position zero, and get added to the left of previous
81  *   flags.
82  * - The most-significant 3 bits are reserved for generic mbuf flags
83  * - TX flags therefore start at bit position 60 (i.e. 63-3), and new flags get
84  *   added to the right of the previously defined flags i.e. they should count
85  *   downwards, not upwards.
86  *
87  * Keep these flags synchronized with rte_get_rx_ol_flag_name() and
88  * rte_get_tx_ol_flag_name().
89  */
90
91 /**
92  * RX packet is a 802.1q VLAN packet. This flag was set by PMDs when
93  * the packet is recognized as a VLAN, but the behavior between PMDs
94  * was not the same. This flag is kept for some time to avoid breaking
95  * applications and should be replaced by PKT_RX_VLAN_STRIPPED.
96  */
97 #define PKT_RX_VLAN_PKT      (1ULL << 0)
98
99 #define PKT_RX_RSS_HASH      (1ULL << 1)  /**< RX packet with RSS hash result. */
100 #define PKT_RX_FDIR          (1ULL << 2)  /**< RX packet with FDIR match indicate. */
101
102 /**
103  * Deprecated.
104  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
105  * PKT_RX_L4_CKSUM_MASK.
106  * This flag was set when the L4 checksum of a packet was detected as
107  * wrong by the hardware.
108  */
109 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD  (1ULL << 3)
110
111 /**
112  * Deprecated.
113  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
114  * PKT_RX_IP_CKSUM_MASK.
115  * This flag was set when the IP checksum of a packet was detected as
116  * wrong by the hardware.
117  */
118 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD  (1ULL << 4)
119
120 #define PKT_RX_EIP_CKSUM_BAD (1ULL << 5)  /**< External IP header checksum error. */
121
122 /**
123  * A vlan has been stripped by the hardware and its tci is saved in
124  * mbuf->vlan_tci. This can only happen if vlan stripping is enabled
125  * in the RX configuration of the PMD.
126  */
127 #define PKT_RX_VLAN_STRIPPED (1ULL << 6)
128
129 /**
130  * Mask of bits used to determine the status of RX IP checksum.
131  * - PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX IP checksum
132  * - PKT_RX_IP_CKSUM_BAD: the IP checksum in the packet is wrong
133  * - PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD: the IP checksum in the packet is valid
134  * - PKT_RX_IP_CKSUM_NONE: the IP checksum is not correct in the packet
135  *   data, but the integrity of the IP header is verified.
136  */
137 #define PKT_RX_IP_CKSUM_MASK ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
138
139 #define PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN 0
140 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD     (1ULL << 4)
141 #define PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD    (1ULL << 7)
142 #define PKT_RX_IP_CKSUM_NONE    ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
143
144 /**
145  * Mask of bits used to determine the status of RX L4 checksum.
146  * - PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX L4 checksum
147  * - PKT_RX_L4_CKSUM_BAD: the L4 checksum in the packet is wrong
148  * - PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD: the L4 checksum in the packet is valid
149  * - PKT_RX_L4_CKSUM_NONE: the L4 checksum is not correct in the packet
150  *   data, but the integrity of the L4 data is verified.
151  */
152 #define PKT_RX_L4_CKSUM_MASK ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
153
154 #define PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN 0
155 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD     (1ULL << 3)
156 #define PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD    (1ULL << 8)
157 #define PKT_RX_L4_CKSUM_NONE    ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
158
159 #define PKT_RX_IEEE1588_PTP  (1ULL << 9)  /**< RX IEEE1588 L2 Ethernet PT Packet. */
160 #define PKT_RX_IEEE1588_TMST (1ULL << 10) /**< RX IEEE1588 L2/L4 timestamped packet.*/
161 #define PKT_RX_FDIR_ID       (1ULL << 13) /**< FD id reported if FDIR match. */
162 #define PKT_RX_FDIR_FLX      (1ULL << 14) /**< Flexible bytes reported if FDIR match. */
163
164 /**
165  * The 2 vlans have been stripped by the hardware and their tci are
166  * saved in mbuf->vlan_tci (inner) and mbuf->vlan_tci_outer (outer).
167  * This can only happen if vlan stripping is enabled in the RX
168  * configuration of the PMD. If this flag is set, PKT_RX_VLAN_STRIPPED
169  * must also be set.
170  */
171 #define PKT_RX_QINQ_STRIPPED (1ULL << 15)
172
173 /**
174  * Deprecated.
175  * RX packet with double VLAN stripped.
176  * This flag is replaced by PKT_RX_QINQ_STRIPPED.
177  */
178 #define PKT_RX_QINQ_PKT      PKT_RX_QINQ_STRIPPED
179
180 /**
181  * When packets are coalesced by a hardware or virtual driver, this flag
182  * can be set in the RX mbuf, meaning that the m->tso_segsz field is
183  * valid and is set to the segment size of original packets.
184  */
185 #define PKT_RX_LRO           (1ULL << 16)
186
187 /* add new RX flags here */
188
189 /* add new TX flags here */
190
191 /**
192  * Offload the MACsec. This flag must be set by the application to enable
193  * this offload feature for a packet to be transmitted.
194  */
195 #define PKT_TX_MACSEC        (1ULL << 44)
196
197 /**
198  * Bits 45:48 used for the tunnel type.
199  * When doing Tx offload like TSO or checksum, the HW needs to configure the
200  * tunnel type into the HW descriptors.
201  */
202 #define PKT_TX_TUNNEL_VXLAN   (0x1ULL << 45)
203 #define PKT_TX_TUNNEL_GRE     (0x2ULL << 45)
204 #define PKT_TX_TUNNEL_IPIP    (0x3ULL << 45)
205 #define PKT_TX_TUNNEL_GENEVE  (0x4ULL << 45)
206 /* add new TX TUNNEL type here */
207 #define PKT_TX_TUNNEL_MASK    (0xFULL << 45)
208
209 /**
210  * Second VLAN insertion (QinQ) flag.
211  */
212 #define PKT_TX_QINQ_PKT    (1ULL << 49)   /**< TX packet with double VLAN inserted. */
213
214 /**
215  * TCP segmentation offload. To enable this offload feature for a
216  * packet to be transmitted on hardware supporting TSO:
217  *  - set the PKT_TX_TCP_SEG flag in mbuf->ol_flags (this flag implies
218  *    PKT_TX_TCP_CKSUM)
219  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
220  *  - if it's IPv4, set the PKT_TX_IP_CKSUM flag and write the IP checksum
221  *    to 0 in the packet
222  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz
223  *  - calculate the pseudo header checksum without taking ip_len in account,
224  *    and set it in the TCP header. Refer to rte_ipv4_phdr_cksum() and
225  *    rte_ipv6_phdr_cksum() that can be used as helpers.
226  */
227 #define PKT_TX_TCP_SEG       (1ULL << 50)
228
229 #define PKT_TX_IEEE1588_TMST (1ULL << 51) /**< TX IEEE1588 packet to timestamp. */
230
231 /**
232  * Bits 52+53 used for L4 packet type with checksum enabled: 00: Reserved,
233  * 01: TCP checksum, 10: SCTP checksum, 11: UDP checksum. To use hardware
234  * L4 checksum offload, the user needs to:
235  *  - fill l2_len and l3_len in mbuf
236  *  - set the flags PKT_TX_TCP_CKSUM, PKT_TX_SCTP_CKSUM or PKT_TX_UDP_CKSUM
237  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
238  *  - calculate the pseudo header checksum and set it in the L4 header (only
239  *    for TCP or UDP). See rte_ipv4_phdr_cksum() and rte_ipv6_phdr_cksum().
240  *    For SCTP, set the crc field to 0.
241  */
242 #define PKT_TX_L4_NO_CKSUM   (0ULL << 52) /**< Disable L4 cksum of TX pkt. */
243 #define PKT_TX_TCP_CKSUM     (1ULL << 52) /**< TCP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
244 #define PKT_TX_SCTP_CKSUM    (2ULL << 52) /**< SCTP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
245 #define PKT_TX_UDP_CKSUM     (3ULL << 52) /**< UDP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
246 #define PKT_TX_L4_MASK       (3ULL << 52) /**< Mask for L4 cksum offload request. */
247
248 /**
249  * Offload the IP checksum in the hardware. The flag PKT_TX_IPV4 should
250  * also be set by the application, although a PMD will only check
251  * PKT_TX_IP_CKSUM.
252  *  - set the IP checksum field in the packet to 0
253  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len
254  */
255 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54)
256
257 /**
258  * Packet is IPv4. This flag must be set when using any offload feature
259  * (TSO, L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv4
260  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
261  * the inner headers.
262  */
263 #define PKT_TX_IPV4          (1ULL << 55)
264
265 /**
266  * Packet is IPv6. This flag must be set when using an offload feature
267  * (TSO or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv6
268  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
269  * the inner headers.
270  */
271 #define PKT_TX_IPV6          (1ULL << 56)
272
273 #define PKT_TX_VLAN_PKT      (1ULL << 57) /**< TX packet is a 802.1q VLAN packet. */
274
275 /**
276  * Offload the IP checksum of an external header in the hardware. The
277  * flag PKT_TX_OUTER_IPV4 should also be set by the application, alto ugh
278  * a PMD will only check PKT_TX_IP_CKSUM.  The IP checksum field in the
279  * packet must be set to 0.
280  *  - set the outer IP checksum field in the packet to 0
281  *  - fill the mbuf offload information: outer_l2_len, outer_l3_len
282  */
283 #define PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM   (1ULL << 58)
284
285 /**
286  * Packet outer header is IPv4. This flag must be set when using any
287  * outer offload feature (L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the
288  * outer header of the tunneled packet is an IPv4 packet.
289  */
290 #define PKT_TX_OUTER_IPV4   (1ULL << 59)
291
292 /**
293  * Packet outer header is IPv6. This flag must be set when using any
294  * outer offload feature (L4 checksum) to tell the NIC that the outer
295  * header of the tunneled packet is an IPv6 packet.
296  */
297 #define PKT_TX_OUTER_IPV6    (1ULL << 60)
298
299 /**
300  * Bitmask of all supported packet Tx offload features flags,
301  * which can be set for packet.
302  */
303 #define PKT_TX_OFFLOAD_MASK (    \
304                 PKT_TX_IP_CKSUM |        \
305                 PKT_TX_L4_MASK |         \
306                 PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM |  \
307                 PKT_TX_TCP_SEG |         \
308                 PKT_TX_IEEE1588_TMST |   \
309                 PKT_TX_QINQ_PKT |        \
310                 PKT_TX_VLAN_PKT |        \
311                 PKT_TX_TUNNEL_MASK |     \
312                 PKT_TX_MACSEC)
313
314 #define __RESERVED           (1ULL << 61) /**< reserved for future mbuf use */
315
316 #define IND_ATTACHED_MBUF    (1ULL << 62) /**< Indirect attached mbuf */
317
318 /* Use final bit of flags to indicate a control mbuf */
319 #define CTRL_MBUF_FLAG       (1ULL << 63) /**< Mbuf contains control data */
320
321 /** Alignment constraint of mbuf private area. */
322 #define RTE_MBUF_PRIV_ALIGN 8
323
324 /**
325  * Get the name of a RX offload flag
326  *
327  * @param mask
328  *   The mask describing the flag.
329  * @return
330  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
331  */
332 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
333
334 /**
335  * Dump the list of RX offload flags in a buffer
336  *
337  * @param mask
338  *   The mask describing the RX flags.
339  * @param buf
340  *   The output buffer.
341  * @param buflen
342  *   The length of the buffer.
343  * @return
344  *   0 on success, (-1) on error.
345  */
346 int rte_get_rx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
347
348 /**
349  * Get the name of a TX offload flag
350  *
351  * @param mask
352  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
353  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
354  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
355  * @return
356  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
357  */
358 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
359
360 /**
361  * Dump the list of TX offload flags in a buffer
362  *
363  * @param mask
364  *   The mask describing the TX flags.
365  * @param buf
366  *   The output buffer.
367  * @param buflen
368  *   The length of the buffer.
369  * @return
370  *   0 on success, (-1) on error.
371  */
372 int rte_get_tx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
373
374 /**
375  * Some NICs need at least 2KB buffer to RX standard Ethernet frame without
376  * splitting it into multiple segments.
377  * So, for mbufs that planned to be involved into RX/TX, the recommended
378  * minimal buffer length is 2KB + RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
379  */
380 #define RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM       2048
381 #define RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE       \
382         (RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM + RTE_PKTMBUF_HEADROOM)
383
384 /* define a set of marker types that can be used to refer to set points in the
385  * mbuf */
386 __extension__
387 typedef void    *MARKER[0];   /**< generic marker for a point in a structure */
388 __extension__
389 typedef uint8_t  MARKER8[0];  /**< generic marker with 1B alignment */
390 __extension__
391 typedef uint64_t MARKER64[0]; /**< marker that allows us to overwrite 8 bytes
392                                * with a single assignment */
393
394 /**
395  * The generic rte_mbuf, containing a packet mbuf.
396  */
397 struct rte_mbuf {
398         MARKER cacheline0;
399
400         void *buf_addr;           /**< Virtual address of segment buffer. */
401         phys_addr_t buf_physaddr; /**< Physical address of segment buffer. */
402
403         /* next 8 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
404         MARKER64 rearm_data;
405         uint16_t data_off;
406
407         /**
408          * Reference counter. Its size should at least equal to the size
409          * of port field (16 bits), to support zero-copy broadcast.
410          * It should only be accessed using the following functions:
411          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
412          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
413          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
414          * config option.
415          */
416         RTE_STD_C11
417         union {
418                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
419                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
420         };
421         uint16_t nb_segs;         /**< Number of segments. */
422
423         /** Input port (16 bits to support more than 256 virtual ports). */
424         uint16_t port;
425
426         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
427
428         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
429         MARKER rx_descriptor_fields1;
430
431         /*
432          * The packet type, which is the combination of outer/inner L2, L3, L4
433          * and tunnel types. The packet_type is about data really present in the
434          * mbuf. Example: if vlan stripping is enabled, a received vlan packet
435          * would have RTE_PTYPE_L2_ETHER and not RTE_PTYPE_L2_VLAN because the
436          * vlan is stripped from the data.
437          */
438         RTE_STD_C11
439         union {
440                 uint32_t packet_type; /**< L2/L3/L4 and tunnel information. */
441                 struct {
442                         uint32_t l2_type:4; /**< (Outer) L2 type. */
443                         uint32_t l3_type:4; /**< (Outer) L3 type. */
444                         uint32_t l4_type:4; /**< (Outer) L4 type. */
445                         uint32_t tun_type:4; /**< Tunnel type. */
446                         uint32_t inner_l2_type:4; /**< Inner L2 type. */
447                         uint32_t inner_l3_type:4; /**< Inner L3 type. */
448                         uint32_t inner_l4_type:4; /**< Inner L4 type. */
449                 };
450         };
451
452         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
453         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
454         /** VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_VLAN_STRIPPED is set. */
455         uint16_t vlan_tci;
456
457         union {
458                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
459                 struct {
460                         RTE_STD_C11
461                         union {
462                                 struct {
463                                         uint16_t hash;
464                                         uint16_t id;
465                                 };
466                                 uint32_t lo;
467                                 /**< Second 4 flexible bytes */
468                         };
469                         uint32_t hi;
470                         /**< First 4 flexible bytes or FD ID, dependent on
471                              PKT_RX_FDIR_* flag in ol_flags. */
472                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
473                 struct {
474                         uint32_t lo;
475                         uint32_t hi;
476                 } sched;          /**< Hierarchical scheduler */
477                 uint32_t usr;     /**< User defined tags. See rte_distributor_process() */
478         } hash;                   /**< hash information */
479
480         /** Outer VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_QINQ_STRIPPED is set. */
481         uint16_t vlan_tci_outer;
482
483         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
484         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
485         MARKER cacheline1 __rte_cache_min_aligned;
486
487         RTE_STD_C11
488         union {
489                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
490                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
491         };
492
493         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
494         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
495
496         /* fields to support TX offloads */
497         RTE_STD_C11
498         union {
499                 uint64_t tx_offload;       /**< combined for easy fetch */
500                 __extension__
501                 struct {
502                         uint64_t l2_len:7;
503                         /**< L2 (MAC) Header Length for non-tunneling pkt.
504                          * Outer_L4_len + ... + Inner_L2_len for tunneling pkt.
505                          */
506                         uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
507                         uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
508                         uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
509
510                         /* fields for TX offloading of tunnels */
511                         uint64_t outer_l3_len:9; /**< Outer L3 (IP) Hdr Length. */
512                         uint64_t outer_l2_len:7; /**< Outer L2 (MAC) Hdr Length. */
513
514                         /* uint64_t unused:8; */
515                 };
516         };
517
518         /** Size of the application private data. In case of an indirect
519          * mbuf, it stores the direct mbuf private data size. */
520         uint16_t priv_size;
521
522         /** Timesync flags for use with IEEE1588. */
523         uint16_t timesync;
524
525         /** Sequence number. See also rte_reorder_insert(). */
526         uint32_t seqn;
527
528 } __rte_cache_aligned;
529
530 /**
531  * Prefetch the first part of the mbuf
532  *
533  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
534  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
535  * 64B, the second part will also be prefetched.
536  *
537  * @param m
538  *   The pointer to the mbuf.
539  */
540 static inline void
541 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
542 {
543         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
544 }
545
546 /**
547  * Prefetch the second part of the mbuf
548  *
549  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
550  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
551  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
552  * already in cache.
553  *
554  * @param m
555  *   The pointer to the mbuf.
556  */
557 static inline void
558 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
559 {
560 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
561         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
562 #else
563         RTE_SET_USED(m);
564 #endif
565 }
566
567
568 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
569
570 /**
571  * Return the DMA address of the beginning of the mbuf data
572  *
573  * @param mb
574  *   The pointer to the mbuf.
575  * @return
576  *   The physical address of the beginning of the mbuf data
577  */
578 static inline phys_addr_t
579 rte_mbuf_data_dma_addr(const struct rte_mbuf *mb)
580 {
581         return mb->buf_physaddr + mb->data_off;
582 }
583
584 /**
585  * Return the default DMA address of the beginning of the mbuf data
586  *
587  * This function is used by drivers in their receive function, as it
588  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
589  * the default headroom in account.
590  *
591  * @param mb
592  *   The pointer to the mbuf.
593  * @return
594  *   The physical address of the beginning of the mbuf data
595  */
596 static inline phys_addr_t
597 rte_mbuf_data_dma_addr_default(const struct rte_mbuf *mb)
598 {
599         return mb->buf_physaddr + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
600 }
601
602 /**
603  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
604  *
605  * @param mi
606  *   The pointer to the indirect mbuf.
607  * @return
608  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
609  */
610 static inline struct rte_mbuf *
611 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
612 {
613         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
614 }
615
616 /**
617  * Return the buffer address embedded in the given mbuf.
618  *
619  * @param md
620  *   The pointer to the mbuf.
621  * @return
622  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
623  */
624 static inline char *
625 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
626 {
627         char *buffer_addr;
628         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
629         return buffer_addr;
630 }
631
632 /**
633  * Returns TRUE if given mbuf is indirect, or FALSE otherwise.
634  */
635 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   ((mb)->ol_flags & IND_ATTACHED_MBUF)
636
637 /**
638  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
639  */
640 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb)     (!RTE_MBUF_INDIRECT(mb))
641
642 /**
643  * Private data in case of pktmbuf pool.
644  *
645  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
646  * appended after the mempool structure (in private data).
647  */
648 struct rte_pktmbuf_pool_private {
649         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
650         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
651 };
652
653 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
654
655 /**  check mbuf type in debug mode */
656 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
657
658 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
659
660 /**  check mbuf type in debug mode */
661 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
662
663 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
664
665 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
666
667 /**
668  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
669  * @param m
670  *   Mbuf to read
671  * @return
672  *   Reference count number.
673  */
674 static inline uint16_t
675 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
676 {
677         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
678 }
679
680 /**
681  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
682  * @param m
683  *   Mbuf to update
684  * @param new_value
685  *   Value set
686  */
687 static inline void
688 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
689 {
690         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, new_value);
691 }
692
693 /**
694  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
695  * @param m
696  *   Mbuf to update
697  * @param value
698  *   Value to add/subtract
699  * @return
700  *   Updated value
701  */
702 static inline uint16_t
703 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
704 {
705         /*
706          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
707          * call it in the case where we know we are the uniq holder of
708          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
709          * operation has to be used because concurrent accesses on the
710          * reference counter can occur.
711          */
712         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
713                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1 + value);
714                 return 1 + value;
715         }
716
717         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
718 }
719
720 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
721
722 /**
723  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
724  */
725 static inline uint16_t
726 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
727 {
728         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
729         return m->refcnt;
730 }
731
732 /**
733  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
734  */
735 static inline uint16_t
736 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
737 {
738         return m->refcnt;
739 }
740
741 /**
742  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
743  */
744 static inline void
745 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
746 {
747         m->refcnt = new_value;
748 }
749
750 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
751
752 /** Mbuf prefetch */
753 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
754         if ((m) != NULL)                        \
755                 rte_prefetch0(m);               \
756 } while (0)
757
758
759 /**
760  * Sanity checks on an mbuf.
761  *
762  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
763  * panic if corruption is detected.
764  *
765  * @param m
766  *   The mbuf to be checked.
767  * @param is_header
768  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
769  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
770  */
771 void
772 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
773
774 /**
775  * Allocate an unitialized mbuf from mempool *mp*.
776  *
777  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
778  * allocate an unitialized mbuf. The driver is responsible of
779  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
780  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
781  *
782  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
783  * are initialized: buf_addr, buf_physaddr, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
784  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
785  * by the caller.
786  *
787  * @param mp
788  *   The mempool from which mbuf is allocated.
789  * @return
790  *   - The pointer to the new mbuf on success.
791  *   - NULL if allocation failed.
792  */
793 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
794 {
795         struct rte_mbuf *m;
796         void *mb = NULL;
797
798         if (rte_mempool_get(mp, &mb) < 0)
799                 return NULL;
800         m = (struct rte_mbuf *)mb;
801         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
802         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
803         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
804         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
805
806         return m;
807 }
808
809 /**
810  * Put mbuf back into its original mempool.
811  *
812  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
813  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
814  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
815  *
816  * This function should be used with care, when optimization is
817  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
818  * rte_pktmbuf_free_seg().
819  *
820  * @param m
821  *   The mbuf to be freed.
822  */
823 static inline void __attribute__((always_inline))
824 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
825 {
826         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m));
827         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
828         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
829         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
830         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
831         rte_mempool_put(m->pool, m);
832 }
833
834 /* compat with older versions */
835 __rte_deprecated
836 static inline void
837 __rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
838 {
839         rte_mbuf_raw_free(m);
840 }
841
842 /* Operations on ctrl mbuf */
843
844 /**
845  * The control mbuf constructor.
846  *
847  * This function initializes some fields in an mbuf structure that are
848  * not modified by the user once created (mbuf type, origin pool, buffer
849  * start address, and so on). This function is given as a callback function
850  * to rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
851  *
852  * @param mp
853  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
854  * @param opaque_arg
855  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
856  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
857  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
858  * @param m
859  *   The mbuf to initialize.
860  * @param i
861  *   The index of the mbuf in the pool table.
862  */
863 void rte_ctrlmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
864                 void *m, unsigned i);
865
866 /**
867  * Allocate a new mbuf (type is ctrl) from mempool *mp*.
868  *
869  * This new mbuf is initialized with data pointing to the beginning of
870  * buffer, and with a length of zero.
871  *
872  * @param mp
873  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
874  * @return
875  *   - The pointer to the new mbuf on success.
876  *   - NULL if allocation failed.
877  */
878 #define rte_ctrlmbuf_alloc(mp) rte_pktmbuf_alloc(mp)
879
880 /**
881  * Free a control mbuf back into its original mempool.
882  *
883  * @param m
884  *   The control mbuf to be freed.
885  */
886 #define rte_ctrlmbuf_free(m) rte_pktmbuf_free(m)
887
888 /**
889  * A macro that returns the pointer to the carried data.
890  *
891  * The value that can be read or assigned.
892  *
893  * @param m
894  *   The control mbuf.
895  */
896 #define rte_ctrlmbuf_data(m) ((char *)((m)->buf_addr) + (m)->data_off)
897
898 /**
899  * A macro that returns the length of the carried data.
900  *
901  * The value that can be read or assigned.
902  *
903  * @param m
904  *   The control mbuf.
905  */
906 #define rte_ctrlmbuf_len(m) rte_pktmbuf_data_len(m)
907
908 /**
909  * Tests if an mbuf is a control mbuf
910  *
911  * @param m
912  *   The mbuf to be tested
913  * @return
914  *   - True (1) if the mbuf is a control mbuf
915  *   - False(0) otherwise
916  */
917 static inline int
918 rte_is_ctrlmbuf(struct rte_mbuf *m)
919 {
920         return !!(m->ol_flags & CTRL_MBUF_FLAG);
921 }
922
923 /* Operations on pkt mbuf */
924
925 /**
926  * The packet mbuf constructor.
927  *
928  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
929  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
930  * address, and so on). This function is given as a callback function to
931  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
932  *
933  * @param mp
934  *   The mempool from which mbufs originate.
935  * @param opaque_arg
936  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
937  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
938  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
939  * @param m
940  *   The mbuf to initialize.
941  * @param i
942  *   The index of the mbuf in the pool table.
943  */
944 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
945                       void *m, unsigned i);
946
947
948 /**
949  * A  packet mbuf pool constructor.
950  *
951  * This function initializes the mempool private data in the case of a
952  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
953  * function must be called on the mempool before it is used, or it
954  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
955  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
956  * provide another packet size.
957  *
958  * @param mp
959  *   The mempool from which mbufs originate.
960  * @param opaque_arg
961  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
962  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
963  *   rte_mempool_create().
964  */
965 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
966
967 /**
968  * Create a mbuf pool.
969  *
970  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
971  * a wrapper to rte_mempool functions.
972  *
973  * @param name
974  *   The name of the mbuf pool.
975  * @param n
976  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
977  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
978  *   n = (2^q - 1).
979  * @param cache_size
980  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
981  *   details.
982  * @param priv_size
983  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
984  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
985  * @param data_room_size
986  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
987  * @param socket_id
988  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
989  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
990  *   reserved zone.
991  * @return
992  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
993  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
994  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
995  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
996  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
997  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
998  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
999  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1000  */
1001 struct rte_mempool *
1002 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
1003         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
1004         int socket_id);
1005
1006 /**
1007  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1008  *
1009  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
1010  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
1011  *
1012  * @param mp
1013  *   The packet mbuf pool.
1014  * @return
1015  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
1016  */
1017 static inline uint16_t
1018 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
1019 {
1020         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1021
1022         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1023         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
1024 }
1025
1026 /**
1027  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1028  *
1029  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
1030  * structure and the data buffer where an application can store data
1031  * associated to a packet.
1032  *
1033  * @param mp
1034  *   The packet mbuf pool.
1035  * @return
1036  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
1037  */
1038 static inline uint16_t
1039 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
1040 {
1041         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1042
1043         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1044         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
1045 }
1046
1047 /**
1048  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
1049  *
1050  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
1051  *
1052  * @param m
1053  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
1054  */
1055 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
1056 {
1057         m->data_off = RTE_MIN(RTE_PKTMBUF_HEADROOM, (uint16_t)m->buf_len);
1058 }
1059
1060 /**
1061  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
1062  *
1063  * The given mbuf must have only one segment.
1064  *
1065  * @param m
1066  *   The packet mbuf to be resetted.
1067  */
1068 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
1069 {
1070         m->next = NULL;
1071         m->pkt_len = 0;
1072         m->tx_offload = 0;
1073         m->vlan_tci = 0;
1074         m->vlan_tci_outer = 0;
1075         m->nb_segs = 1;
1076         m->port = 0xff;
1077
1078         m->ol_flags = 0;
1079         m->packet_type = 0;
1080         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1081
1082         m->data_len = 0;
1083         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1084 }
1085
1086 /**
1087  * Allocate a new mbuf from a mempool.
1088  *
1089  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
1090  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
1091  * (if buffer size allows).
1092  *
1093  * @param mp
1094  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
1095  * @return
1096  *   - The pointer to the new mbuf on success.
1097  *   - NULL if allocation failed.
1098  */
1099 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
1100 {
1101         struct rte_mbuf *m;
1102         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
1103                 rte_pktmbuf_reset(m);
1104         return m;
1105 }
1106
1107 /**
1108  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
1109  * values.
1110  *
1111  *  @param pool
1112  *    The mempool from which mbufs are allocated.
1113  *  @param mbufs
1114  *    Array of pointers to mbufs
1115  *  @param count
1116  *    Array size
1117  *  @return
1118  *   - 0: Success
1119  */
1120 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
1121          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
1122 {
1123         unsigned idx = 0;
1124         int rc;
1125
1126         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
1127         if (unlikely(rc))
1128                 return rc;
1129
1130         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
1131          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
1132          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
1133          * check if count is zero.
1134          */
1135         switch (count % 4) {
1136         case 0:
1137                 while (idx != count) {
1138                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1139                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1140                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1141                         idx++;
1142         case 3:
1143                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1144                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1145                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1146                         idx++;
1147         case 2:
1148                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1149                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1150                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1151                         idx++;
1152         case 1:
1153                         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(mbufs[idx]) == 0);
1154                         rte_mbuf_refcnt_set(mbufs[idx], 1);
1155                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1156                         idx++;
1157                 }
1158         }
1159         return 0;
1160 }
1161
1162 /**
1163  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1164  *
1165  * After attachment we refer the mbuf we attached as 'indirect',
1166  * while mbuf we attached to as 'direct'.
1167  * The direct mbuf's reference counter is incremented.
1168  *
1169  * Right now, not supported:
1170  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1171  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1172  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1173  *
1174  * @param mi
1175  *   The indirect packet mbuf.
1176  * @param m
1177  *   The packet mbuf we're attaching to.
1178  */
1179 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1180 {
1181         struct rte_mbuf *md;
1182
1183         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1184             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1185
1186         /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1187         if (RTE_MBUF_DIRECT(m))
1188                 md = m;
1189         else
1190                 md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1191
1192         rte_mbuf_refcnt_update(md, 1);
1193         mi->priv_size = m->priv_size;
1194         mi->buf_physaddr = m->buf_physaddr;
1195         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1196         mi->buf_len = m->buf_len;
1197
1198         mi->data_off = m->data_off;
1199         mi->data_len = m->data_len;
1200         mi->port = m->port;
1201         mi->vlan_tci = m->vlan_tci;
1202         mi->vlan_tci_outer = m->vlan_tci_outer;
1203         mi->tx_offload = m->tx_offload;
1204         mi->hash = m->hash;
1205
1206         mi->next = NULL;
1207         mi->pkt_len = mi->data_len;
1208         mi->nb_segs = 1;
1209         mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1210         mi->packet_type = m->packet_type;
1211
1212         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1213         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1214 }
1215
1216 /**
1217  * Detach an indirect packet mbuf.
1218  *
1219  *  - restore original mbuf address and length values.
1220  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1221  *  - decrement the direct mbuf's reference counter. When the
1222  *  reference counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1223  *
1224  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1225  *
1226  * @param m
1227  *   The indirect attached packet mbuf.
1228  */
1229 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1230 {
1231         struct rte_mbuf *md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1232         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1233         uint32_t mbuf_size, buf_len, priv_size;
1234
1235         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1236         mbuf_size = sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size;
1237         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1238
1239         m->priv_size = priv_size;
1240         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1241         m->buf_physaddr = rte_mempool_virt2phy(mp, m) + mbuf_size;
1242         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1243         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1244         m->data_len = 0;
1245         m->ol_flags = 0;
1246
1247         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1248                 md->next = NULL;
1249                 md->nb_segs = 1;
1250                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1251                 rte_mbuf_raw_free(md);
1252         }
1253 }
1254
1255 /**
1256  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1257  *
1258  * This function does the same than a free, except that it does not
1259  * return the segment to its pool.
1260  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1261  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1262  *
1263  * @param m
1264  *   The mbuf to be unlinked
1265  * @return
1266  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1267  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1268  */
1269 __attribute__((always_inline))
1270 static inline struct rte_mbuf *
1271 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1272 {
1273         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1274
1275         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1276
1277                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1278                         rte_pktmbuf_detach(m);
1279
1280                 if (m->next != NULL) {
1281                         m->next = NULL;
1282                         m->nb_segs = 1;
1283                 }
1284
1285                 return m;
1286
1287        } else if (rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, -1) == 0) {
1288
1289
1290                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1291                         rte_pktmbuf_detach(m);
1292
1293                 if (m->next != NULL) {
1294                         m->next = NULL;
1295                         m->nb_segs = 1;
1296                 }
1297                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1298
1299                 return m;
1300         }
1301         return NULL;
1302 }
1303
1304 /* deprecated, replaced by rte_pktmbuf_prefree_seg() */
1305 __rte_deprecated
1306 static inline struct rte_mbuf *
1307 __rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1308 {
1309         return rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1310 }
1311
1312 /**
1313  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1314  *
1315  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1316  * buffers.
1317  *
1318  * @param m
1319  *   The packet mbuf segment to be freed.
1320  */
1321 static inline void __attribute__((always_inline))
1322 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1323 {
1324         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1325         if (likely(m != NULL))
1326                 rte_mbuf_raw_free(m);
1327 }
1328
1329 /**
1330  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1331  *
1332  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1333  * segment is added back into its original mempool.
1334  *
1335  * @param m
1336  *   The packet mbuf to be freed.
1337  */
1338 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1339 {
1340         struct rte_mbuf *m_next;
1341
1342         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1343
1344         while (m != NULL) {
1345                 m_next = m->next;
1346                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1347                 m = m_next;
1348         }
1349 }
1350
1351 /**
1352  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
1353  *
1354  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1355  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1356  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1357  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1358  * from the original packet mbuf.
1359  *
1360  * @param md
1361  *   The packet mbuf to be cloned.
1362  * @param mp
1363  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1364  * @return
1365  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1366  *   - NULL if allocation fails.
1367  */
1368 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
1369                 struct rte_mempool *mp)
1370 {
1371         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
1372         uint32_t pktlen;
1373         uint8_t nseg;
1374
1375         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
1376                 return NULL;
1377
1378         mi = mc;
1379         prev = &mi->next;
1380         pktlen = md->pkt_len;
1381         nseg = 0;
1382
1383         do {
1384                 nseg++;
1385                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
1386                 *prev = mi;
1387                 prev = &mi->next;
1388         } while ((md = md->next) != NULL &&
1389             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
1390
1391         *prev = NULL;
1392         mc->nb_segs = nseg;
1393         mc->pkt_len = pktlen;
1394
1395         /* Allocation of new indirect segment failed */
1396         if (unlikely (mi == NULL)) {
1397                 rte_pktmbuf_free(mc);
1398                 return NULL;
1399         }
1400
1401         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
1402         return mc;
1403 }
1404
1405 /**
1406  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1407  *
1408  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1409  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1410  *
1411  * @param m
1412  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1413  * @param v
1414  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1415  */
1416 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1417 {
1418         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1419
1420         do {
1421                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1422         } while ((m = m->next) != NULL);
1423 }
1424
1425 /**
1426  * Get the headroom in a packet mbuf.
1427  *
1428  * @param m
1429  *   The packet mbuf.
1430  * @return
1431  *   The length of the headroom.
1432  */
1433 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1434 {
1435         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1436         return m->data_off;
1437 }
1438
1439 /**
1440  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1441  *
1442  * @param m
1443  *   The packet mbuf.
1444  * @return
1445  *   The length of the tailroom.
1446  */
1447 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1448 {
1449         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1450         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1451                           m->data_len);
1452 }
1453
1454 /**
1455  * Get the last segment of the packet.
1456  *
1457  * @param m
1458  *   The packet mbuf.
1459  * @return
1460  *   The last segment of the given mbuf.
1461  */
1462 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1463 {
1464         struct rte_mbuf *m2 = (struct rte_mbuf *)m;
1465
1466         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1467         while (m2->next != NULL)
1468                 m2 = m2->next;
1469         return m2;
1470 }
1471
1472 /**
1473  * A macro that points to an offset into the data in the mbuf.
1474  *
1475  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1476  * function, the user must ensure that the first segment is large
1477  * enough to accommodate its data.
1478  *
1479  * @param m
1480  *   The packet mbuf.
1481  * @param o
1482  *   The offset into the mbuf data.
1483  * @param t
1484  *   The type to cast the result into.
1485  */
1486 #define rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, o)        \
1487         ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off + (o)))
1488
1489 /**
1490  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
1491  *
1492  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1493  * function, the user must ensure that the first segment is large
1494  * enough to accommodate its data.
1495  *
1496  * @param m
1497  *   The packet mbuf.
1498  * @param t
1499  *   The type to cast the result into.
1500  */
1501 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, 0)
1502
1503 /**
1504  * A macro that returns the physical address that points to an offset of the
1505  * start of the data in the mbuf
1506  *
1507  * @param m
1508  *   The packet mbuf.
1509  * @param o
1510  *   The offset into the data to calculate address from.
1511  */
1512 #define rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, o) \
1513         (phys_addr_t)((m)->buf_physaddr + (m)->data_off + (o))
1514
1515 /**
1516  * A macro that returns the physical address that points to the start of the
1517  * data in the mbuf
1518  *
1519  * @param m
1520  *   The packet mbuf.
1521  */
1522 #define rte_pktmbuf_mtophys(m) rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, 0)
1523
1524 /**
1525  * A macro that returns the length of the packet.
1526  *
1527  * The value can be read or assigned.
1528  *
1529  * @param m
1530  *   The packet mbuf.
1531  */
1532 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1533
1534 /**
1535  * A macro that returns the length of the segment.
1536  *
1537  * The value can be read or assigned.
1538  *
1539  * @param m
1540  *   The packet mbuf.
1541  */
1542 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1543
1544 /**
1545  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1546  *
1547  * Returns a pointer to the new
1548  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1549  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1550  *
1551  * @param m
1552  *   The pkt mbuf.
1553  * @param len
1554  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1555  * @return
1556  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1557  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1558  */
1559 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1560                                         uint16_t len)
1561 {
1562         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1563
1564         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1565                 return NULL;
1566
1567         m->data_off -= len;
1568         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1569         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1570
1571         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1572 }
1573
1574 /**
1575  * Append len bytes to an mbuf.
1576  *
1577  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1578  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1579  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1580  *
1581  * @param m
1582  *   The packet mbuf.
1583  * @param len
1584  *   The amount of data to append (in bytes).
1585  * @return
1586  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1587  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1588  */
1589 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1590 {
1591         void *tail;
1592         struct rte_mbuf *m_last;
1593
1594         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1595
1596         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1597         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1598                 return NULL;
1599
1600         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1601         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1602         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1603         return (char*) tail;
1604 }
1605
1606 /**
1607  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1608  *
1609  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1610  * length is greater than the length of the first segment, then the
1611  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1612  *
1613  * @param m
1614  *   The packet mbuf.
1615  * @param len
1616  *   The amount of data to remove (in bytes).
1617  * @return
1618  *   A pointer to the new start of the data.
1619  */
1620 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1621 {
1622         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1623
1624         if (unlikely(len > m->data_len))
1625                 return NULL;
1626
1627         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1628         m->data_off += len;
1629         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1630         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1631 }
1632
1633 /**
1634  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1635  *
1636  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1637  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1638  *
1639  * @param m
1640  *   The packet mbuf.
1641  * @param len
1642  *   The amount of data to remove (in bytes).
1643  * @return
1644  *   - 0: On success.
1645  *   - -1: On error.
1646  */
1647 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1648 {
1649         struct rte_mbuf *m_last;
1650
1651         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1652
1653         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1654         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1655                 return -1;
1656
1657         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1658         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1659         return 0;
1660 }
1661
1662 /**
1663  * Test if mbuf data is contiguous.
1664  *
1665  * @param m
1666  *   The packet mbuf.
1667  * @return
1668  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1669  *   - 0, if there is several segments.
1670  */
1671 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1672 {
1673         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1674         return !!(m->nb_segs == 1);
1675 }
1676
1677 /**
1678  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
1679  */
1680 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
1681         uint32_t len, void *buf);
1682
1683 /**
1684  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
1685  *
1686  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
1687  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
1688  * pointer.
1689  *
1690  * @param m
1691  *   The pointer to the mbuf.
1692  * @param off
1693  *   The offset of the data in the mbuf.
1694  * @param len
1695  *   The amount of bytes to read.
1696  * @param buf
1697  *   The buffer where data is copied if it is not contigous in mbuf
1698  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
1699  * @return
1700  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
1701  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
1702  */
1703 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
1704         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
1705 {
1706         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
1707                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
1708         else
1709                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
1710 }
1711
1712 /**
1713  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
1714  *
1715  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
1716  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
1717  * chain the entries manually.
1718  *
1719  * @param head
1720  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
1721  * @param tail
1722  *   The mbuf to put last in the chain
1723  *
1724  * @return
1725  *   - 0, on success.
1726  *   - -EOVERFLOW, if the chain is full (256 entries)
1727  */
1728 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
1729 {
1730         struct rte_mbuf *cur_tail;
1731
1732         /* Check for number-of-segments-overflow */
1733         if (head->nb_segs + tail->nb_segs >= 1 << (sizeof(head->nb_segs) * 8))
1734                 return -EOVERFLOW;
1735
1736         /* Chain 'tail' onto the old tail */
1737         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
1738         cur_tail->next = tail;
1739
1740         /* accumulate number of segments and total length. */
1741         head->nb_segs = (uint8_t)(head->nb_segs + tail->nb_segs);
1742         head->pkt_len += tail->pkt_len;
1743
1744         /* pkt_len is only set in the head */
1745         tail->pkt_len = tail->data_len;
1746
1747         return 0;
1748 }
1749
1750 /**
1751  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
1752  *
1753  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
1754  *
1755  * @param m
1756  *   The packet mbuf to be validated.
1757  * @return
1758  *   0 if packet is valid
1759  */
1760 static inline int
1761 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
1762 {
1763         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
1764         uint64_t inner_l3_offset = m->l2_len;
1765
1766         /* Does packet set any of available offloads? */
1767         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
1768                 return 0;
1769
1770         if (ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM)
1771                 inner_l3_offset += m->outer_l2_len + m->outer_l3_len;
1772
1773         /* Headers are fragmented */
1774         if (rte_pktmbuf_data_len(m) < inner_l3_offset + m->l3_len + m->l4_len)
1775                 return -ENOTSUP;
1776
1777         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
1778         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
1779                 return -EINVAL;
1780
1781         /* IP type not set when required */
1782         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
1783                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
1784                         return -EINVAL;
1785
1786         /* Check requirements for TSO packet */
1787         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
1788                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
1789                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
1790                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
1791                         return -EINVAL;
1792
1793         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
1794         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
1795                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
1796                 return -EINVAL;
1797
1798         return 0;
1799 }
1800
1801 /**
1802  * Linearize data in mbuf.
1803  *
1804  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
1805  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
1806  *
1807  * @param mbuf
1808  *   mbuf to linearize
1809  * @return
1810  *   - 0, on success
1811  *   - -1, on error
1812  */
1813 static inline int
1814 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
1815 {
1816         int seg_len, copy_len;
1817         struct rte_mbuf *m;
1818         struct rte_mbuf *m_next;
1819         char *buffer;
1820
1821         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
1822                 return 0;
1823
1824         /* Extend first segment to the total packet length */
1825         copy_len = rte_pktmbuf_pkt_len(mbuf) - rte_pktmbuf_data_len(mbuf);
1826
1827         if (unlikely(copy_len > rte_pktmbuf_tailroom(mbuf)))
1828                 return -1;
1829
1830         buffer = rte_pktmbuf_mtod_offset(mbuf, char *, mbuf->data_len);
1831         mbuf->data_len = (uint16_t)(mbuf->pkt_len);
1832
1833         /* Append data from next segments to the first one */
1834         m = mbuf->next;
1835         while (m != NULL) {
1836                 m_next = m->next;
1837
1838                 seg_len = rte_pktmbuf_data_len(m);
1839                 rte_memcpy(buffer, rte_pktmbuf_mtod(m, char *), seg_len);
1840                 buffer += seg_len;
1841
1842                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1843                 m = m_next;
1844         }
1845
1846         mbuf->next = NULL;
1847         mbuf->nb_segs = 1;
1848
1849         return 0;
1850 }
1851
1852 /**
1853  * Dump an mbuf structure to a file.
1854  *
1855  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1856  * segments (in the case of a chained buffer).
1857  *
1858  * @param f
1859  *   A pointer to a file for output
1860  * @param m
1861  *   The packet mbuf.
1862  * @param dump_len
1863  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1864  *   the packet.
1865  */
1866 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1867
1868 #ifdef __cplusplus
1869 }
1870 #endif
1871
1872 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */