mbuf: improve tunnel Tx offloads API doc
[dpdk.git] / lib / librte_mbuf / rte_mbuf.h
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright 2014 6WIND S.A.
4  */
5
6 #ifndef _RTE_MBUF_H_
7 #define _RTE_MBUF_H_
8
9 /**
10  * @file
11  * RTE Mbuf
12  *
13  * The mbuf library provides the ability to create and destroy buffers
14  * that may be used by the RTE application to store message
15  * buffers. The message buffers are stored in a mempool, using the
16  * RTE mempool library.
17  *
18  * The preferred way to create a mbuf pool is to use
19  * rte_pktmbuf_pool_create(). However, in some situations, an
20  * application may want to have more control (ex: populate the pool with
21  * specific memory), in this case it is possible to use functions from
22  * rte_mempool. See how rte_pktmbuf_pool_create() is implemented for
23  * details.
24  *
25  * This library provides an API to allocate/free packet mbufs, which are
26  * used to carry network packets.
27  *
28  * To understand the concepts of packet buffers or mbufs, you
29  * should read "TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation,
30  * Addison-Wesley, 1995, ISBN 0-201-63354-X from Richard Stevens"
31  * http://www.kohala.com/start/tcpipiv2.html
32  */
33
34 #include <stdint.h>
35 #include <rte_compat.h>
36 #include <rte_common.h>
37 #include <rte_config.h>
38 #include <rte_mempool.h>
39 #include <rte_memory.h>
40 #include <rte_atomic.h>
41 #include <rte_prefetch.h>
42 #include <rte_branch_prediction.h>
43 #include <rte_mbuf_ptype.h>
44
45 #ifdef __cplusplus
46 extern "C" {
47 #endif
48
49 /*
50  * Packet Offload Features Flags. It also carry packet type information.
51  * Critical resources. Both rx/tx shared these bits. Be cautious on any change
52  *
53  * - RX flags start at bit position zero, and get added to the left of previous
54  *   flags.
55  * - The most-significant 3 bits are reserved for generic mbuf flags
56  * - TX flags therefore start at bit position 60 (i.e. 63-3), and new flags get
57  *   added to the right of the previously defined flags i.e. they should count
58  *   downwards, not upwards.
59  *
60  * Keep these flags synchronized with rte_get_rx_ol_flag_name() and
61  * rte_get_tx_ol_flag_name().
62  */
63
64 /**
65  * The RX packet is a 802.1q VLAN packet, and the tci has been
66  * saved in in mbuf->vlan_tci.
67  * If the flag PKT_RX_VLAN_STRIPPED is also present, the VLAN
68  * header has been stripped from mbuf data, else it is still
69  * present.
70  */
71 #define PKT_RX_VLAN          (1ULL << 0)
72
73 #define PKT_RX_RSS_HASH      (1ULL << 1)  /**< RX packet with RSS hash result. */
74 #define PKT_RX_FDIR          (1ULL << 2)  /**< RX packet with FDIR match indicate. */
75
76 /**
77  * Deprecated.
78  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
79  * PKT_RX_L4_CKSUM_MASK.
80  * This flag was set when the L4 checksum of a packet was detected as
81  * wrong by the hardware.
82  */
83 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD  (1ULL << 3)
84
85 /**
86  * Deprecated.
87  * Checking this flag alone is deprecated: check the 2 bits of
88  * PKT_RX_IP_CKSUM_MASK.
89  * This flag was set when the IP checksum of a packet was detected as
90  * wrong by the hardware.
91  */
92 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD  (1ULL << 4)
93
94 #define PKT_RX_EIP_CKSUM_BAD (1ULL << 5)  /**< External IP header checksum error. */
95
96 /**
97  * A vlan has been stripped by the hardware and its tci is saved in
98  * mbuf->vlan_tci. This can only happen if vlan stripping is enabled
99  * in the RX configuration of the PMD.
100  * When PKT_RX_VLAN_STRIPPED is set, PKT_RX_VLAN must also be set.
101  */
102 #define PKT_RX_VLAN_STRIPPED (1ULL << 6)
103
104 /**
105  * Mask of bits used to determine the status of RX IP checksum.
106  * - PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX IP checksum
107  * - PKT_RX_IP_CKSUM_BAD: the IP checksum in the packet is wrong
108  * - PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD: the IP checksum in the packet is valid
109  * - PKT_RX_IP_CKSUM_NONE: the IP checksum is not correct in the packet
110  *   data, but the integrity of the IP header is verified.
111  */
112 #define PKT_RX_IP_CKSUM_MASK ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
113
114 #define PKT_RX_IP_CKSUM_UNKNOWN 0
115 #define PKT_RX_IP_CKSUM_BAD     (1ULL << 4)
116 #define PKT_RX_IP_CKSUM_GOOD    (1ULL << 7)
117 #define PKT_RX_IP_CKSUM_NONE    ((1ULL << 4) | (1ULL << 7))
118
119 /**
120  * Mask of bits used to determine the status of RX L4 checksum.
121  * - PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN: no information about the RX L4 checksum
122  * - PKT_RX_L4_CKSUM_BAD: the L4 checksum in the packet is wrong
123  * - PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD: the L4 checksum in the packet is valid
124  * - PKT_RX_L4_CKSUM_NONE: the L4 checksum is not correct in the packet
125  *   data, but the integrity of the L4 data is verified.
126  */
127 #define PKT_RX_L4_CKSUM_MASK ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
128
129 #define PKT_RX_L4_CKSUM_UNKNOWN 0
130 #define PKT_RX_L4_CKSUM_BAD     (1ULL << 3)
131 #define PKT_RX_L4_CKSUM_GOOD    (1ULL << 8)
132 #define PKT_RX_L4_CKSUM_NONE    ((1ULL << 3) | (1ULL << 8))
133
134 #define PKT_RX_IEEE1588_PTP  (1ULL << 9)  /**< RX IEEE1588 L2 Ethernet PT Packet. */
135 #define PKT_RX_IEEE1588_TMST (1ULL << 10) /**< RX IEEE1588 L2/L4 timestamped packet.*/
136 #define PKT_RX_FDIR_ID       (1ULL << 13) /**< FD id reported if FDIR match. */
137 #define PKT_RX_FDIR_FLX      (1ULL << 14) /**< Flexible bytes reported if FDIR match. */
138
139 /**
140  * The 2 vlans have been stripped by the hardware and their tci are
141  * saved in mbuf->vlan_tci (inner) and mbuf->vlan_tci_outer (outer).
142  * This can only happen if vlan stripping is enabled in the RX
143  * configuration of the PMD. If this flag is set,
144  * When PKT_RX_QINQ_STRIPPED is set, the flags (PKT_RX_VLAN |
145  * PKT_RX_VLAN_STRIPPED | PKT_RX_QINQ) must also be set.
146  */
147 #define PKT_RX_QINQ_STRIPPED (1ULL << 15)
148
149 /**
150  * When packets are coalesced by a hardware or virtual driver, this flag
151  * can be set in the RX mbuf, meaning that the m->tso_segsz field is
152  * valid and is set to the segment size of original packets.
153  */
154 #define PKT_RX_LRO           (1ULL << 16)
155
156 /**
157  * Indicate that the timestamp field in the mbuf is valid.
158  */
159 #define PKT_RX_TIMESTAMP     (1ULL << 17)
160
161 /**
162  * Indicate that security offload processing was applied on the RX packet.
163  */
164 #define PKT_RX_SEC_OFFLOAD              (1ULL << 18)
165
166 /**
167  * Indicate that security offload processing failed on the RX packet.
168  */
169 #define PKT_RX_SEC_OFFLOAD_FAILED       (1ULL << 19)
170
171 /**
172  * The RX packet is a double VLAN, and the outer tci has been
173  * saved in in mbuf->vlan_tci_outer.
174  * If the flag PKT_RX_QINQ_STRIPPED is also present, both VLANs
175  * headers have been stripped from mbuf data, else they are still
176  * present.
177  */
178 #define PKT_RX_QINQ          (1ULL << 20)
179
180 /* add new RX flags here */
181
182 /* add new TX flags here */
183
184 /**
185  * UDP Fragmentation Offload flag. This flag is used for enabling UDP
186  * fragmentation in SW or in HW. When use UFO, mbuf->tso_segsz is used
187  * to store the MSS of UDP fragments.
188  */
189 #define PKT_TX_UDP_SEG  (1ULL << 42)
190
191 /**
192  * Request security offload processing on the TX packet.
193  */
194 #define PKT_TX_SEC_OFFLOAD              (1ULL << 43)
195
196 /**
197  * Offload the MACsec. This flag must be set by the application to enable
198  * this offload feature for a packet to be transmitted.
199  */
200 #define PKT_TX_MACSEC        (1ULL << 44)
201
202 /**
203  * Bits 45:48 used for the tunnel type.
204  * The tunnel type must be specified for TSO or checksum on the inner part
205  * of tunnel packets.
206  * These flags can be used with PKT_TX_TCP_SEG for TSO, or PKT_TX_xxx_CKSUM.
207  * The mbuf fields for inner and outer header lengths are required:
208  * outer_l2_len, outer_l3_len, l2_len, l3_len, l4_len and tso_segsz for TSO.
209  */
210 #define PKT_TX_TUNNEL_VXLAN   (0x1ULL << 45)
211 #define PKT_TX_TUNNEL_GRE     (0x2ULL << 45)
212 #define PKT_TX_TUNNEL_IPIP    (0x3ULL << 45)
213 #define PKT_TX_TUNNEL_GENEVE  (0x4ULL << 45)
214 /** TX packet with MPLS-in-UDP RFC 7510 header. */
215 #define PKT_TX_TUNNEL_MPLSINUDP (0x5ULL << 45)
216 /* add new TX TUNNEL type here */
217 #define PKT_TX_TUNNEL_MASK    (0xFULL << 45)
218
219 /**
220  * Second VLAN insertion (QinQ) flag.
221  */
222 #define PKT_TX_QINQ        (1ULL << 49)   /**< TX packet with double VLAN inserted. */
223 /* this old name is deprecated */
224 #define PKT_TX_QINQ_PKT    PKT_TX_QINQ
225
226 /**
227  * TCP segmentation offload. To enable this offload feature for a
228  * packet to be transmitted on hardware supporting TSO:
229  *  - set the PKT_TX_TCP_SEG flag in mbuf->ol_flags (this flag implies
230  *    PKT_TX_TCP_CKSUM)
231  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
232  *  - if it's IPv4, set the PKT_TX_IP_CKSUM flag
233  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len, l4_len, tso_segsz
234  */
235 #define PKT_TX_TCP_SEG       (1ULL << 50)
236
237 #define PKT_TX_IEEE1588_TMST (1ULL << 51) /**< TX IEEE1588 packet to timestamp. */
238
239 /**
240  * Bits 52+53 used for L4 packet type with checksum enabled: 00: Reserved,
241  * 01: TCP checksum, 10: SCTP checksum, 11: UDP checksum. To use hardware
242  * L4 checksum offload, the user needs to:
243  *  - fill l2_len and l3_len in mbuf
244  *  - set the flags PKT_TX_TCP_CKSUM, PKT_TX_SCTP_CKSUM or PKT_TX_UDP_CKSUM
245  *  - set the flag PKT_TX_IPV4 or PKT_TX_IPV6
246  */
247 #define PKT_TX_L4_NO_CKSUM   (0ULL << 52) /**< Disable L4 cksum of TX pkt. */
248 #define PKT_TX_TCP_CKSUM     (1ULL << 52) /**< TCP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
249 #define PKT_TX_SCTP_CKSUM    (2ULL << 52) /**< SCTP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
250 #define PKT_TX_UDP_CKSUM     (3ULL << 52) /**< UDP cksum of TX pkt. computed by NIC. */
251 #define PKT_TX_L4_MASK       (3ULL << 52) /**< Mask for L4 cksum offload request. */
252
253 /**
254  * Offload the IP checksum in the hardware. The flag PKT_TX_IPV4 should
255  * also be set by the application, although a PMD will only check
256  * PKT_TX_IP_CKSUM.
257  *  - fill the mbuf offload information: l2_len, l3_len
258  */
259 #define PKT_TX_IP_CKSUM      (1ULL << 54)
260
261 /**
262  * Packet is IPv4. This flag must be set when using any offload feature
263  * (TSO, L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv4
264  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
265  * the inner headers.
266  */
267 #define PKT_TX_IPV4          (1ULL << 55)
268
269 /**
270  * Packet is IPv6. This flag must be set when using an offload feature
271  * (TSO or L4 checksum) to tell the NIC that the packet is an IPv6
272  * packet. If the packet is a tunneled packet, this flag is related to
273  * the inner headers.
274  */
275 #define PKT_TX_IPV6          (1ULL << 56)
276
277 /**
278  * TX packet is a 802.1q VLAN packet.
279  */
280 #define PKT_TX_VLAN          (1ULL << 57)
281 /* this old name is deprecated */
282 #define PKT_TX_VLAN_PKT      PKT_TX_VLAN
283
284 /**
285  * Offload the IP checksum of an external header in the hardware. The
286  * flag PKT_TX_OUTER_IPV4 should also be set by the application, although
287  * a PMD will only check PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM.
288  *  - fill the mbuf offload information: outer_l2_len, outer_l3_len
289  */
290 #define PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM   (1ULL << 58)
291
292 /**
293  * Packet outer header is IPv4. This flag must be set when using any
294  * outer offload feature (L3 or L4 checksum) to tell the NIC that the
295  * outer header of the tunneled packet is an IPv4 packet.
296  */
297 #define PKT_TX_OUTER_IPV4   (1ULL << 59)
298
299 /**
300  * Packet outer header is IPv6. This flag must be set when using any
301  * outer offload feature (L4 checksum) to tell the NIC that the outer
302  * header of the tunneled packet is an IPv6 packet.
303  */
304 #define PKT_TX_OUTER_IPV6    (1ULL << 60)
305
306 /**
307  * Bitmask of all supported packet Tx offload features flags,
308  * which can be set for packet.
309  */
310 #define PKT_TX_OFFLOAD_MASK (    \
311                 PKT_TX_IP_CKSUM |        \
312                 PKT_TX_L4_MASK |         \
313                 PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM |  \
314                 PKT_TX_TCP_SEG |         \
315                 PKT_TX_IEEE1588_TMST |   \
316                 PKT_TX_QINQ_PKT |        \
317                 PKT_TX_VLAN_PKT |        \
318                 PKT_TX_TUNNEL_MASK |     \
319                 PKT_TX_MACSEC |          \
320                 PKT_TX_SEC_OFFLOAD)
321
322 #define __RESERVED           (1ULL << 61) /**< reserved for future mbuf use */
323
324 #define IND_ATTACHED_MBUF    (1ULL << 62) /**< Indirect attached mbuf */
325
326 /** Alignment constraint of mbuf private area. */
327 #define RTE_MBUF_PRIV_ALIGN 8
328
329 /**
330  * Get the name of a RX offload flag
331  *
332  * @param mask
333  *   The mask describing the flag.
334  * @return
335  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid RX flag.
336  */
337 const char *rte_get_rx_ol_flag_name(uint64_t mask);
338
339 /**
340  * Dump the list of RX offload flags in a buffer
341  *
342  * @param mask
343  *   The mask describing the RX flags.
344  * @param buf
345  *   The output buffer.
346  * @param buflen
347  *   The length of the buffer.
348  * @return
349  *   0 on success, (-1) on error.
350  */
351 int rte_get_rx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
352
353 /**
354  * Get the name of a TX offload flag
355  *
356  * @param mask
357  *   The mask describing the flag. Usually only one bit must be set.
358  *   Several bits can be given if they belong to the same mask.
359  *   Ex: PKT_TX_L4_MASK.
360  * @return
361  *   The name of this flag, or NULL if it's not a valid TX flag.
362  */
363 const char *rte_get_tx_ol_flag_name(uint64_t mask);
364
365 /**
366  * Dump the list of TX offload flags in a buffer
367  *
368  * @param mask
369  *   The mask describing the TX flags.
370  * @param buf
371  *   The output buffer.
372  * @param buflen
373  *   The length of the buffer.
374  * @return
375  *   0 on success, (-1) on error.
376  */
377 int rte_get_tx_ol_flag_list(uint64_t mask, char *buf, size_t buflen);
378
379 /**
380  * Some NICs need at least 2KB buffer to RX standard Ethernet frame without
381  * splitting it into multiple segments.
382  * So, for mbufs that planned to be involved into RX/TX, the recommended
383  * minimal buffer length is 2KB + RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
384  */
385 #define RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM       2048
386 #define RTE_MBUF_DEFAULT_BUF_SIZE       \
387         (RTE_MBUF_DEFAULT_DATAROOM + RTE_PKTMBUF_HEADROOM)
388
389 /* define a set of marker types that can be used to refer to set points in the
390  * mbuf */
391 __extension__
392 typedef void    *MARKER[0];   /**< generic marker for a point in a structure */
393 __extension__
394 typedef uint8_t  MARKER8[0];  /**< generic marker with 1B alignment */
395 __extension__
396 typedef uint64_t MARKER64[0]; /**< marker that allows us to overwrite 8 bytes
397                                * with a single assignment */
398
399 /**
400  * The generic rte_mbuf, containing a packet mbuf.
401  */
402 struct rte_mbuf {
403         MARKER cacheline0;
404
405         void *buf_addr;           /**< Virtual address of segment buffer. */
406         /**
407          * Physical address of segment buffer.
408          * Force alignment to 8-bytes, so as to ensure we have the exact
409          * same mbuf cacheline0 layout for 32-bit and 64-bit. This makes
410          * working on vector drivers easier.
411          */
412         RTE_STD_C11
413         union {
414                 rte_iova_t buf_iova;
415                 rte_iova_t buf_physaddr; /**< deprecated */
416         } __rte_aligned(sizeof(rte_iova_t));
417
418         /* next 8 bytes are initialised on RX descriptor rearm */
419         MARKER64 rearm_data;
420         uint16_t data_off;
421
422         /**
423          * Reference counter. Its size should at least equal to the size
424          * of port field (16 bits), to support zero-copy broadcast.
425          * It should only be accessed using the following functions:
426          * rte_mbuf_refcnt_update(), rte_mbuf_refcnt_read(), and
427          * rte_mbuf_refcnt_set(). The functionality of these functions (atomic,
428          * or non-atomic) is controlled by the CONFIG_RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
429          * config option.
430          */
431         RTE_STD_C11
432         union {
433                 rte_atomic16_t refcnt_atomic; /**< Atomically accessed refcnt */
434                 uint16_t refcnt;              /**< Non-atomically accessed refcnt */
435         };
436         uint16_t nb_segs;         /**< Number of segments. */
437
438         /** Input port (16 bits to support more than 256 virtual ports). */
439         uint16_t port;
440
441         uint64_t ol_flags;        /**< Offload features. */
442
443         /* remaining bytes are set on RX when pulling packet from descriptor */
444         MARKER rx_descriptor_fields1;
445
446         /*
447          * The packet type, which is the combination of outer/inner L2, L3, L4
448          * and tunnel types. The packet_type is about data really present in the
449          * mbuf. Example: if vlan stripping is enabled, a received vlan packet
450          * would have RTE_PTYPE_L2_ETHER and not RTE_PTYPE_L2_VLAN because the
451          * vlan is stripped from the data.
452          */
453         RTE_STD_C11
454         union {
455                 uint32_t packet_type; /**< L2/L3/L4 and tunnel information. */
456                 struct {
457                         uint32_t l2_type:4; /**< (Outer) L2 type. */
458                         uint32_t l3_type:4; /**< (Outer) L3 type. */
459                         uint32_t l4_type:4; /**< (Outer) L4 type. */
460                         uint32_t tun_type:4; /**< Tunnel type. */
461                         RTE_STD_C11
462                         union {
463                                 uint8_t inner_esp_next_proto;
464                                 /**< ESP next protocol type, valid if
465                                  * RTE_PTYPE_TUNNEL_ESP tunnel type is set
466                                  * on both Tx and Rx.
467                                  */
468                                 __extension__
469                                 struct {
470                                         uint8_t inner_l2_type:4;
471                                         /**< Inner L2 type. */
472                                         uint8_t inner_l3_type:4;
473                                         /**< Inner L3 type. */
474                                 };
475                         };
476                         uint32_t inner_l4_type:4; /**< Inner L4 type. */
477                 };
478         };
479
480         uint32_t pkt_len;         /**< Total pkt len: sum of all segments. */
481         uint16_t data_len;        /**< Amount of data in segment buffer. */
482         /** VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_VLAN is set. */
483         uint16_t vlan_tci;
484
485         union {
486                 uint32_t rss;     /**< RSS hash result if RSS enabled */
487                 struct {
488                         RTE_STD_C11
489                         union {
490                                 struct {
491                                         uint16_t hash;
492                                         uint16_t id;
493                                 };
494                                 uint32_t lo;
495                                 /**< Second 4 flexible bytes */
496                         };
497                         uint32_t hi;
498                         /**< First 4 flexible bytes or FD ID, dependent on
499                              PKT_RX_FDIR_* flag in ol_flags. */
500                 } fdir;           /**< Filter identifier if FDIR enabled */
501                 struct {
502                         uint32_t lo;
503                         uint32_t hi;
504                 } sched;          /**< Hierarchical scheduler */
505                 uint32_t usr;     /**< User defined tags. See rte_distributor_process() */
506         } hash;                   /**< hash information */
507
508         /** Outer VLAN TCI (CPU order), valid if PKT_RX_QINQ is set. */
509         uint16_t vlan_tci_outer;
510
511         uint16_t buf_len;         /**< Length of segment buffer. */
512
513         /** Valid if PKT_RX_TIMESTAMP is set. The unit and time reference
514          * are not normalized but are always the same for a given port.
515          */
516         uint64_t timestamp;
517
518         /* second cache line - fields only used in slow path or on TX */
519         MARKER cacheline1 __rte_cache_min_aligned;
520
521         RTE_STD_C11
522         union {
523                 void *userdata;   /**< Can be used for external metadata */
524                 uint64_t udata64; /**< Allow 8-byte userdata on 32-bit */
525         };
526
527         struct rte_mempool *pool; /**< Pool from which mbuf was allocated. */
528         struct rte_mbuf *next;    /**< Next segment of scattered packet. */
529
530         /* fields to support TX offloads */
531         RTE_STD_C11
532         union {
533                 uint64_t tx_offload;       /**< combined for easy fetch */
534                 __extension__
535                 struct {
536                         uint64_t l2_len:7;
537                         /**< L2 (MAC) Header Length for non-tunneling pkt.
538                          * Outer_L4_len + ... + Inner_L2_len for tunneling pkt.
539                          */
540                         uint64_t l3_len:9; /**< L3 (IP) Header Length. */
541                         uint64_t l4_len:8; /**< L4 (TCP/UDP) Header Length. */
542                         uint64_t tso_segsz:16; /**< TCP TSO segment size */
543
544                         /* fields for TX offloading of tunnels */
545                         uint64_t outer_l3_len:9; /**< Outer L3 (IP) Hdr Length. */
546                         uint64_t outer_l2_len:7; /**< Outer L2 (MAC) Hdr Length. */
547
548                         /* uint64_t unused:8; */
549                 };
550         };
551
552         /** Size of the application private data. In case of an indirect
553          * mbuf, it stores the direct mbuf private data size. */
554         uint16_t priv_size;
555
556         /** Timesync flags for use with IEEE1588. */
557         uint16_t timesync;
558
559         /** Sequence number. See also rte_reorder_insert(). */
560         uint32_t seqn;
561
562 } __rte_cache_aligned;
563
564 /**< Maximum number of nb_segs allowed. */
565 #define RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS    UINT16_MAX
566
567 /**
568  * Prefetch the first part of the mbuf
569  *
570  * The first 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used early
571  * in the receive path. If the cache line of the architecture is higher than
572  * 64B, the second part will also be prefetched.
573  *
574  * @param m
575  *   The pointer to the mbuf.
576  */
577 static inline void
578 rte_mbuf_prefetch_part1(struct rte_mbuf *m)
579 {
580         rte_prefetch0(&m->cacheline0);
581 }
582
583 /**
584  * Prefetch the second part of the mbuf
585  *
586  * The next 64 bytes of the mbuf corresponds to fields that are used in the
587  * transmit path. If the cache line of the architecture is higher than 64B,
588  * this function does nothing as it is expected that the full mbuf is
589  * already in cache.
590  *
591  * @param m
592  *   The pointer to the mbuf.
593  */
594 static inline void
595 rte_mbuf_prefetch_part2(struct rte_mbuf *m)
596 {
597 #if RTE_CACHE_LINE_SIZE == 64
598         rte_prefetch0(&m->cacheline1);
599 #else
600         RTE_SET_USED(m);
601 #endif
602 }
603
604
605 static inline uint16_t rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp);
606
607 /**
608  * Return the IO address of the beginning of the mbuf data
609  *
610  * @param mb
611  *   The pointer to the mbuf.
612  * @return
613  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
614  */
615 static inline rte_iova_t
616 rte_mbuf_data_iova(const struct rte_mbuf *mb)
617 {
618         return mb->buf_iova + mb->data_off;
619 }
620
621 __rte_deprecated
622 static inline phys_addr_t
623 rte_mbuf_data_dma_addr(const struct rte_mbuf *mb)
624 {
625         return rte_mbuf_data_iova(mb);
626 }
627
628 /**
629  * Return the default IO address of the beginning of the mbuf data
630  *
631  * This function is used by drivers in their receive function, as it
632  * returns the location where data should be written by the NIC, taking
633  * the default headroom in account.
634  *
635  * @param mb
636  *   The pointer to the mbuf.
637  * @return
638  *   The IO address of the beginning of the mbuf data
639  */
640 static inline rte_iova_t
641 rte_mbuf_data_iova_default(const struct rte_mbuf *mb)
642 {
643         return mb->buf_iova + RTE_PKTMBUF_HEADROOM;
644 }
645
646 __rte_deprecated
647 static inline phys_addr_t
648 rte_mbuf_data_dma_addr_default(const struct rte_mbuf *mb)
649 {
650         return rte_mbuf_data_iova_default(mb);
651 }
652
653 /**
654  * Return the mbuf owning the data buffer address of an indirect mbuf.
655  *
656  * @param mi
657  *   The pointer to the indirect mbuf.
658  * @return
659  *   The address of the direct mbuf corresponding to buffer_addr.
660  */
661 static inline struct rte_mbuf *
662 rte_mbuf_from_indirect(struct rte_mbuf *mi)
663 {
664         return (struct rte_mbuf *)RTE_PTR_SUB(mi->buf_addr, sizeof(*mi) + mi->priv_size);
665 }
666
667 /**
668  * Return the buffer address embedded in the given mbuf.
669  *
670  * @param md
671  *   The pointer to the mbuf.
672  * @return
673  *   The address of the data buffer owned by the mbuf.
674  */
675 static inline char *
676 rte_mbuf_to_baddr(struct rte_mbuf *md)
677 {
678         char *buffer_addr;
679         buffer_addr = (char *)md + sizeof(*md) + rte_pktmbuf_priv_size(md->pool);
680         return buffer_addr;
681 }
682
683 /**
684  * Returns TRUE if given mbuf is indirect, or FALSE otherwise.
685  */
686 #define RTE_MBUF_INDIRECT(mb)   ((mb)->ol_flags & IND_ATTACHED_MBUF)
687
688 /**
689  * Returns TRUE if given mbuf is direct, or FALSE otherwise.
690  */
691 #define RTE_MBUF_DIRECT(mb)     (!RTE_MBUF_INDIRECT(mb))
692
693 /**
694  * Private data in case of pktmbuf pool.
695  *
696  * A structure that contains some pktmbuf_pool-specific data that are
697  * appended after the mempool structure (in private data).
698  */
699 struct rte_pktmbuf_pool_private {
700         uint16_t mbuf_data_room_size; /**< Size of data space in each mbuf. */
701         uint16_t mbuf_priv_size;      /**< Size of private area in each mbuf. */
702 };
703
704 #ifdef RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG
705
706 /**  check mbuf type in debug mode */
707 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) rte_mbuf_sanity_check(m, is_h)
708
709 #else /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
710
711 /**  check mbuf type in debug mode */
712 #define __rte_mbuf_sanity_check(m, is_h) do { } while (0)
713
714 #endif /*  RTE_LIBRTE_MBUF_DEBUG */
715
716 #ifdef RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC
717
718 /**
719  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
720  * @param m
721  *   Mbuf to read
722  * @return
723  *   Reference count number.
724  */
725 static inline uint16_t
726 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
727 {
728         return (uint16_t)(rte_atomic16_read(&m->refcnt_atomic));
729 }
730
731 /**
732  * Sets an mbuf's refcnt to a defined value.
733  * @param m
734  *   Mbuf to update
735  * @param new_value
736  *   Value set
737  */
738 static inline void
739 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
740 {
741         rte_atomic16_set(&m->refcnt_atomic, new_value);
742 }
743
744 /* internal */
745 static inline uint16_t
746 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
747 {
748         return (uint16_t)(rte_atomic16_add_return(&m->refcnt_atomic, value));
749 }
750
751 /**
752  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
753  * @param m
754  *   Mbuf to update
755  * @param value
756  *   Value to add/subtract
757  * @return
758  *   Updated value
759  */
760 static inline uint16_t
761 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
762 {
763         /*
764          * The atomic_add is an expensive operation, so we don't want to
765          * call it in the case where we know we are the uniq holder of
766          * this mbuf (i.e. ref_cnt == 1). Otherwise, an atomic
767          * operation has to be used because concurrent accesses on the
768          * reference counter can occur.
769          */
770         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
771                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1 + value);
772                 return 1 + value;
773         }
774
775         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
776 }
777
778 #else /* ! RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
779
780 /* internal */
781 static inline uint16_t
782 __rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
783 {
784         m->refcnt = (uint16_t)(m->refcnt + value);
785         return m->refcnt;
786 }
787
788 /**
789  * Adds given value to an mbuf's refcnt and returns its new value.
790  */
791 static inline uint16_t
792 rte_mbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t value)
793 {
794         return __rte_mbuf_refcnt_update(m, value);
795 }
796
797 /**
798  * Reads the value of an mbuf's refcnt.
799  */
800 static inline uint16_t
801 rte_mbuf_refcnt_read(const struct rte_mbuf *m)
802 {
803         return m->refcnt;
804 }
805
806 /**
807  * Sets an mbuf's refcnt to the defined value.
808  */
809 static inline void
810 rte_mbuf_refcnt_set(struct rte_mbuf *m, uint16_t new_value)
811 {
812         m->refcnt = new_value;
813 }
814
815 #endif /* RTE_MBUF_REFCNT_ATOMIC */
816
817 /** Mbuf prefetch */
818 #define RTE_MBUF_PREFETCH_TO_FREE(m) do {       \
819         if ((m) != NULL)                        \
820                 rte_prefetch0(m);               \
821 } while (0)
822
823
824 /**
825  * Sanity checks on an mbuf.
826  *
827  * Check the consistency of the given mbuf. The function will cause a
828  * panic if corruption is detected.
829  *
830  * @param m
831  *   The mbuf to be checked.
832  * @param is_header
833  *   True if the mbuf is a packet header, false if it is a sub-segment
834  *   of a packet (in this case, some fields like nb_segs are not checked)
835  */
836 void
837 rte_mbuf_sanity_check(const struct rte_mbuf *m, int is_header);
838
839 #define MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m) do {                            \
840         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);               \
841         RTE_ASSERT((m)->next == NULL);                          \
842         RTE_ASSERT((m)->nb_segs == 1);                          \
843         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);                          \
844 } while (0)
845
846 /**
847  * Allocate an uninitialized mbuf from mempool *mp*.
848  *
849  * This function can be used by PMDs (especially in RX functions) to
850  * allocate an uninitialized mbuf. The driver is responsible of
851  * initializing all the required fields. See rte_pktmbuf_reset().
852  * For standard needs, prefer rte_pktmbuf_alloc().
853  *
854  * The caller can expect that the following fields of the mbuf structure
855  * are initialized: buf_addr, buf_iova, buf_len, refcnt=1, nb_segs=1,
856  * next=NULL, pool, priv_size. The other fields must be initialized
857  * by the caller.
858  *
859  * @param mp
860  *   The mempool from which mbuf is allocated.
861  * @return
862  *   - The pointer to the new mbuf on success.
863  *   - NULL if allocation failed.
864  */
865 static inline struct rte_mbuf *rte_mbuf_raw_alloc(struct rte_mempool *mp)
866 {
867         struct rte_mbuf *m;
868
869         if (rte_mempool_get(mp, (void **)&m) < 0)
870                 return NULL;
871         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(m);
872         return m;
873 }
874
875 /**
876  * Put mbuf back into its original mempool.
877  *
878  * The caller must ensure that the mbuf is direct and properly
879  * reinitialized (refcnt=1, next=NULL, nb_segs=1), as done by
880  * rte_pktmbuf_prefree_seg().
881  *
882  * This function should be used with care, when optimization is
883  * required. For standard needs, prefer rte_pktmbuf_free() or
884  * rte_pktmbuf_free_seg().
885  *
886  * @param m
887  *   The mbuf to be freed.
888  */
889 static __rte_always_inline void
890 rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
891 {
892         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(m));
893         RTE_ASSERT(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1);
894         RTE_ASSERT(m->next == NULL);
895         RTE_ASSERT(m->nb_segs == 1);
896         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
897         rte_mempool_put(m->pool, m);
898 }
899
900 /* compat with older versions */
901 __rte_deprecated
902 static inline void
903 __rte_mbuf_raw_free(struct rte_mbuf *m)
904 {
905         rte_mbuf_raw_free(m);
906 }
907
908 /**
909  * The packet mbuf constructor.
910  *
911  * This function initializes some fields in the mbuf structure that are
912  * not modified by the user once created (origin pool, buffer start
913  * address, and so on). This function is given as a callback function to
914  * rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create() at pool creation time.
915  *
916  * @param mp
917  *   The mempool from which mbufs originate.
918  * @param opaque_arg
919  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
920  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
921  *   rte_mempool_obj_iter() or rte_mempool_create().
922  * @param m
923  *   The mbuf to initialize.
924  * @param i
925  *   The index of the mbuf in the pool table.
926  */
927 void rte_pktmbuf_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg,
928                       void *m, unsigned i);
929
930
931 /**
932  * A  packet mbuf pool constructor.
933  *
934  * This function initializes the mempool private data in the case of a
935  * pktmbuf pool. This private data is needed by the driver. The
936  * function must be called on the mempool before it is used, or it
937  * can be given as a callback function to rte_mempool_create() at
938  * pool creation. It can be extended by the user, for example, to
939  * provide another packet size.
940  *
941  * @param mp
942  *   The mempool from which mbufs originate.
943  * @param opaque_arg
944  *   A pointer that can be used by the user to retrieve useful information
945  *   for mbuf initialization. This pointer is the opaque argument passed to
946  *   rte_mempool_create().
947  */
948 void rte_pktmbuf_pool_init(struct rte_mempool *mp, void *opaque_arg);
949
950 /**
951  * Create a mbuf pool.
952  *
953  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
954  * a wrapper to rte_mempool functions.
955  *
956  * @param name
957  *   The name of the mbuf pool.
958  * @param n
959  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
960  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
961  *   n = (2^q - 1).
962  * @param cache_size
963  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
964  *   details.
965  * @param priv_size
966  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
967  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
968  * @param data_room_size
969  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
970  * @param socket_id
971  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
972  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
973  *   reserved zone.
974  * @return
975  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
976  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
977  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
978  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
979  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
980  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
981  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
982  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
983  */
984 struct rte_mempool *
985 rte_pktmbuf_pool_create(const char *name, unsigned n,
986         unsigned cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
987         int socket_id);
988
989 /**
990  * Create a mbuf pool with a given mempool ops name
991  *
992  * This function creates and initializes a packet mbuf pool. It is
993  * a wrapper to rte_mempool functions.
994  *
995  * @param name
996  *   The name of the mbuf pool.
997  * @param n
998  *   The number of elements in the mbuf pool. The optimum size (in terms
999  *   of memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
1000  *   n = (2^q - 1).
1001  * @param cache_size
1002  *   Size of the per-core object cache. See rte_mempool_create() for
1003  *   details.
1004  * @param priv_size
1005  *   Size of application private are between the rte_mbuf structure
1006  *   and the data buffer. This value must be aligned to RTE_MBUF_PRIV_ALIGN.
1007  * @param data_room_size
1008  *   Size of data buffer in each mbuf, including RTE_PKTMBUF_HEADROOM.
1009  * @param socket_id
1010  *   The socket identifier where the memory should be allocated. The
1011  *   value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA constraint for the
1012  *   reserved zone.
1013  * @param ops_name
1014  *   The mempool ops name to be used for this mempool instead of
1015  *   default mempool. The value can be *NULL* to use default mempool.
1016  * @return
1017  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1018  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1019  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1020  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1021  *    - EINVAL - cache size provided is too large, or priv_size is not aligned.
1022  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1023  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1024  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1025  */
1026 struct rte_mempool * __rte_experimental
1027 rte_pktmbuf_pool_create_by_ops(const char *name, unsigned int n,
1028         unsigned int cache_size, uint16_t priv_size, uint16_t data_room_size,
1029         int socket_id, const char *ops_name);
1030
1031 /**
1032  * Get the data room size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1033  *
1034  * The data room size is the amount of data that can be stored in a
1035  * mbuf including the headroom (RTE_PKTMBUF_HEADROOM).
1036  *
1037  * @param mp
1038  *   The packet mbuf pool.
1039  * @return
1040  *   The data room size of mbufs stored in this mempool.
1041  */
1042 static inline uint16_t
1043 rte_pktmbuf_data_room_size(struct rte_mempool *mp)
1044 {
1045         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1046
1047         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1048         return mbp_priv->mbuf_data_room_size;
1049 }
1050
1051 /**
1052  * Get the application private size of mbufs stored in a pktmbuf_pool
1053  *
1054  * The private size of mbuf is a zone located between the rte_mbuf
1055  * structure and the data buffer where an application can store data
1056  * associated to a packet.
1057  *
1058  * @param mp
1059  *   The packet mbuf pool.
1060  * @return
1061  *   The private size of mbufs stored in this mempool.
1062  */
1063 static inline uint16_t
1064 rte_pktmbuf_priv_size(struct rte_mempool *mp)
1065 {
1066         struct rte_pktmbuf_pool_private *mbp_priv;
1067
1068         mbp_priv = (struct rte_pktmbuf_pool_private *)rte_mempool_get_priv(mp);
1069         return mbp_priv->mbuf_priv_size;
1070 }
1071
1072 /**
1073  * Reset the data_off field of a packet mbuf to its default value.
1074  *
1075  * The given mbuf must have only one segment, which should be empty.
1076  *
1077  * @param m
1078  *   The packet mbuf's data_off field has to be reset.
1079  */
1080 static inline void rte_pktmbuf_reset_headroom(struct rte_mbuf *m)
1081 {
1082         m->data_off = RTE_MIN(RTE_PKTMBUF_HEADROOM, (uint16_t)m->buf_len);
1083 }
1084
1085 /**
1086  * Reset the fields of a packet mbuf to their default values.
1087  *
1088  * The given mbuf must have only one segment.
1089  *
1090  * @param m
1091  *   The packet mbuf to be resetted.
1092  */
1093 #define MBUF_INVALID_PORT UINT16_MAX
1094
1095 static inline void rte_pktmbuf_reset(struct rte_mbuf *m)
1096 {
1097         m->next = NULL;
1098         m->pkt_len = 0;
1099         m->tx_offload = 0;
1100         m->vlan_tci = 0;
1101         m->vlan_tci_outer = 0;
1102         m->nb_segs = 1;
1103         m->port = MBUF_INVALID_PORT;
1104
1105         m->ol_flags = 0;
1106         m->packet_type = 0;
1107         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1108
1109         m->data_len = 0;
1110         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1111 }
1112
1113 /**
1114  * Allocate a new mbuf from a mempool.
1115  *
1116  * This new mbuf contains one segment, which has a length of 0. The pointer
1117  * to data is initialized to have some bytes of headroom in the buffer
1118  * (if buffer size allows).
1119  *
1120  * @param mp
1121  *   The mempool from which the mbuf is allocated.
1122  * @return
1123  *   - The pointer to the new mbuf on success.
1124  *   - NULL if allocation failed.
1125  */
1126 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_alloc(struct rte_mempool *mp)
1127 {
1128         struct rte_mbuf *m;
1129         if ((m = rte_mbuf_raw_alloc(mp)) != NULL)
1130                 rte_pktmbuf_reset(m);
1131         return m;
1132 }
1133
1134 /**
1135  * Allocate a bulk of mbufs, initialize refcnt and reset the fields to default
1136  * values.
1137  *
1138  *  @param pool
1139  *    The mempool from which mbufs are allocated.
1140  *  @param mbufs
1141  *    Array of pointers to mbufs
1142  *  @param count
1143  *    Array size
1144  *  @return
1145  *   - 0: Success
1146  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no mbufs are retrieved.
1147  */
1148 static inline int rte_pktmbuf_alloc_bulk(struct rte_mempool *pool,
1149          struct rte_mbuf **mbufs, unsigned count)
1150 {
1151         unsigned idx = 0;
1152         int rc;
1153
1154         rc = rte_mempool_get_bulk(pool, (void **)mbufs, count);
1155         if (unlikely(rc))
1156                 return rc;
1157
1158         /* To understand duff's device on loop unwinding optimization, see
1159          * https://en.wikipedia.org/wiki/Duff's_device.
1160          * Here while() loop is used rather than do() while{} to avoid extra
1161          * check if count is zero.
1162          */
1163         switch (count % 4) {
1164         case 0:
1165                 while (idx != count) {
1166                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1167                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1168                         idx++;
1169                         /* fall-through */
1170         case 3:
1171                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1172                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1173                         idx++;
1174                         /* fall-through */
1175         case 2:
1176                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1177                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1178                         idx++;
1179                         /* fall-through */
1180         case 1:
1181                         MBUF_RAW_ALLOC_CHECK(mbufs[idx]);
1182                         rte_pktmbuf_reset(mbufs[idx]);
1183                         idx++;
1184                         /* fall-through */
1185                 }
1186         }
1187         return 0;
1188 }
1189
1190 /**
1191  * Attach packet mbuf to another packet mbuf.
1192  *
1193  * After attachment we refer the mbuf we attached as 'indirect',
1194  * while mbuf we attached to as 'direct'.
1195  * The direct mbuf's reference counter is incremented.
1196  *
1197  * Right now, not supported:
1198  *  - attachment for already indirect mbuf (e.g. - mi has to be direct).
1199  *  - mbuf we trying to attach (mi) is used by someone else
1200  *    e.g. it's reference counter is greater then 1.
1201  *
1202  * @param mi
1203  *   The indirect packet mbuf.
1204  * @param m
1205  *   The packet mbuf we're attaching to.
1206  */
1207 static inline void rte_pktmbuf_attach(struct rte_mbuf *mi, struct rte_mbuf *m)
1208 {
1209         struct rte_mbuf *md;
1210
1211         RTE_ASSERT(RTE_MBUF_DIRECT(mi) &&
1212             rte_mbuf_refcnt_read(mi) == 1);
1213
1214         /* if m is not direct, get the mbuf that embeds the data */
1215         if (RTE_MBUF_DIRECT(m))
1216                 md = m;
1217         else
1218                 md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1219
1220         rte_mbuf_refcnt_update(md, 1);
1221         mi->priv_size = m->priv_size;
1222         mi->buf_iova = m->buf_iova;
1223         mi->buf_addr = m->buf_addr;
1224         mi->buf_len = m->buf_len;
1225
1226         mi->data_off = m->data_off;
1227         mi->data_len = m->data_len;
1228         mi->port = m->port;
1229         mi->vlan_tci = m->vlan_tci;
1230         mi->vlan_tci_outer = m->vlan_tci_outer;
1231         mi->tx_offload = m->tx_offload;
1232         mi->hash = m->hash;
1233
1234         mi->next = NULL;
1235         mi->pkt_len = mi->data_len;
1236         mi->nb_segs = 1;
1237         mi->ol_flags = m->ol_flags | IND_ATTACHED_MBUF;
1238         mi->packet_type = m->packet_type;
1239         mi->timestamp = m->timestamp;
1240
1241         __rte_mbuf_sanity_check(mi, 1);
1242         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1243 }
1244
1245 /**
1246  * Detach an indirect packet mbuf.
1247  *
1248  *  - restore original mbuf address and length values.
1249  *  - reset pktmbuf data and data_len to their default values.
1250  *  - decrement the direct mbuf's reference counter. When the
1251  *  reference counter becomes 0, the direct mbuf is freed.
1252  *
1253  * All other fields of the given packet mbuf will be left intact.
1254  *
1255  * @param m
1256  *   The indirect attached packet mbuf.
1257  */
1258 static inline void rte_pktmbuf_detach(struct rte_mbuf *m)
1259 {
1260         struct rte_mbuf *md = rte_mbuf_from_indirect(m);
1261         struct rte_mempool *mp = m->pool;
1262         uint32_t mbuf_size, buf_len, priv_size;
1263
1264         priv_size = rte_pktmbuf_priv_size(mp);
1265         mbuf_size = sizeof(struct rte_mbuf) + priv_size;
1266         buf_len = rte_pktmbuf_data_room_size(mp);
1267
1268         m->priv_size = priv_size;
1269         m->buf_addr = (char *)m + mbuf_size;
1270         m->buf_iova = rte_mempool_virt2iova(m) + mbuf_size;
1271         m->buf_len = (uint16_t)buf_len;
1272         rte_pktmbuf_reset_headroom(m);
1273         m->data_len = 0;
1274         m->ol_flags = 0;
1275
1276         if (rte_mbuf_refcnt_update(md, -1) == 0) {
1277                 md->next = NULL;
1278                 md->nb_segs = 1;
1279                 rte_mbuf_refcnt_set(md, 1);
1280                 rte_mbuf_raw_free(md);
1281         }
1282 }
1283
1284 /**
1285  * Decrease reference counter and unlink a mbuf segment
1286  *
1287  * This function does the same than a free, except that it does not
1288  * return the segment to its pool.
1289  * It decreases the reference counter, and if it reaches 0, it is
1290  * detached from its parent for an indirect mbuf.
1291  *
1292  * @param m
1293  *   The mbuf to be unlinked
1294  * @return
1295  *   - (m) if it is the last reference. It can be recycled or freed.
1296  *   - (NULL) if the mbuf still has remaining references on it.
1297  */
1298 static __rte_always_inline struct rte_mbuf *
1299 rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1300 {
1301         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1302
1303         if (likely(rte_mbuf_refcnt_read(m) == 1)) {
1304
1305                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1306                         rte_pktmbuf_detach(m);
1307
1308                 if (m->next != NULL) {
1309                         m->next = NULL;
1310                         m->nb_segs = 1;
1311                 }
1312
1313                 return m;
1314
1315         } else if (__rte_mbuf_refcnt_update(m, -1) == 0) {
1316
1317                 if (RTE_MBUF_INDIRECT(m))
1318                         rte_pktmbuf_detach(m);
1319
1320                 if (m->next != NULL) {
1321                         m->next = NULL;
1322                         m->nb_segs = 1;
1323                 }
1324                 rte_mbuf_refcnt_set(m, 1);
1325
1326                 return m;
1327         }
1328         return NULL;
1329 }
1330
1331 /* deprecated, replaced by rte_pktmbuf_prefree_seg() */
1332 __rte_deprecated
1333 static inline struct rte_mbuf *
1334 __rte_pktmbuf_prefree_seg(struct rte_mbuf *m)
1335 {
1336         return rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1337 }
1338
1339 /**
1340  * Free a segment of a packet mbuf into its original mempool.
1341  *
1342  * Free an mbuf, without parsing other segments in case of chained
1343  * buffers.
1344  *
1345  * @param m
1346  *   The packet mbuf segment to be freed.
1347  */
1348 static __rte_always_inline void
1349 rte_pktmbuf_free_seg(struct rte_mbuf *m)
1350 {
1351         m = rte_pktmbuf_prefree_seg(m);
1352         if (likely(m != NULL))
1353                 rte_mbuf_raw_free(m);
1354 }
1355
1356 /**
1357  * Free a packet mbuf back into its original mempool.
1358  *
1359  * Free an mbuf, and all its segments in case of chained buffers. Each
1360  * segment is added back into its original mempool.
1361  *
1362  * @param m
1363  *   The packet mbuf to be freed. If NULL, the function does nothing.
1364  */
1365 static inline void rte_pktmbuf_free(struct rte_mbuf *m)
1366 {
1367         struct rte_mbuf *m_next;
1368
1369         if (m != NULL)
1370                 __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1371
1372         while (m != NULL) {
1373                 m_next = m->next;
1374                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1375                 m = m_next;
1376         }
1377 }
1378
1379 /**
1380  * Creates a "clone" of the given packet mbuf.
1381  *
1382  * Walks through all segments of the given packet mbuf, and for each of them:
1383  *  - Creates a new packet mbuf from the given pool.
1384  *  - Attaches newly created mbuf to the segment.
1385  * Then updates pkt_len and nb_segs of the "clone" packet mbuf to match values
1386  * from the original packet mbuf.
1387  *
1388  * @param md
1389  *   The packet mbuf to be cloned.
1390  * @param mp
1391  *   The mempool from which the "clone" mbufs are allocated.
1392  * @return
1393  *   - The pointer to the new "clone" mbuf on success.
1394  *   - NULL if allocation fails.
1395  */
1396 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_clone(struct rte_mbuf *md,
1397                 struct rte_mempool *mp)
1398 {
1399         struct rte_mbuf *mc, *mi, **prev;
1400         uint32_t pktlen;
1401         uint16_t nseg;
1402
1403         if (unlikely ((mc = rte_pktmbuf_alloc(mp)) == NULL))
1404                 return NULL;
1405
1406         mi = mc;
1407         prev = &mi->next;
1408         pktlen = md->pkt_len;
1409         nseg = 0;
1410
1411         do {
1412                 nseg++;
1413                 rte_pktmbuf_attach(mi, md);
1414                 *prev = mi;
1415                 prev = &mi->next;
1416         } while ((md = md->next) != NULL &&
1417             (mi = rte_pktmbuf_alloc(mp)) != NULL);
1418
1419         *prev = NULL;
1420         mc->nb_segs = nseg;
1421         mc->pkt_len = pktlen;
1422
1423         /* Allocation of new indirect segment failed */
1424         if (unlikely (mi == NULL)) {
1425                 rte_pktmbuf_free(mc);
1426                 return NULL;
1427         }
1428
1429         __rte_mbuf_sanity_check(mc, 1);
1430         return mc;
1431 }
1432
1433 /**
1434  * Adds given value to the refcnt of all packet mbuf segments.
1435  *
1436  * Walks through all segments of given packet mbuf and for each of them
1437  * invokes rte_mbuf_refcnt_update().
1438  *
1439  * @param m
1440  *   The packet mbuf whose refcnt to be updated.
1441  * @param v
1442  *   The value to add to the mbuf's segments refcnt.
1443  */
1444 static inline void rte_pktmbuf_refcnt_update(struct rte_mbuf *m, int16_t v)
1445 {
1446         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1447
1448         do {
1449                 rte_mbuf_refcnt_update(m, v);
1450         } while ((m = m->next) != NULL);
1451 }
1452
1453 /**
1454  * Get the headroom in a packet mbuf.
1455  *
1456  * @param m
1457  *   The packet mbuf.
1458  * @return
1459  *   The length of the headroom.
1460  */
1461 static inline uint16_t rte_pktmbuf_headroom(const struct rte_mbuf *m)
1462 {
1463         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1464         return m->data_off;
1465 }
1466
1467 /**
1468  * Get the tailroom of a packet mbuf.
1469  *
1470  * @param m
1471  *   The packet mbuf.
1472  * @return
1473  *   The length of the tailroom.
1474  */
1475 static inline uint16_t rte_pktmbuf_tailroom(const struct rte_mbuf *m)
1476 {
1477         __rte_mbuf_sanity_check(m, 0);
1478         return (uint16_t)(m->buf_len - rte_pktmbuf_headroom(m) -
1479                           m->data_len);
1480 }
1481
1482 /**
1483  * Get the last segment of the packet.
1484  *
1485  * @param m
1486  *   The packet mbuf.
1487  * @return
1488  *   The last segment of the given mbuf.
1489  */
1490 static inline struct rte_mbuf *rte_pktmbuf_lastseg(struct rte_mbuf *m)
1491 {
1492         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1493         while (m->next != NULL)
1494                 m = m->next;
1495         return m;
1496 }
1497
1498 /**
1499  * A macro that points to an offset into the data in the mbuf.
1500  *
1501  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1502  * function, the user must ensure that the first segment is large
1503  * enough to accommodate its data.
1504  *
1505  * @param m
1506  *   The packet mbuf.
1507  * @param o
1508  *   The offset into the mbuf data.
1509  * @param t
1510  *   The type to cast the result into.
1511  */
1512 #define rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, o)        \
1513         ((t)((char *)(m)->buf_addr + (m)->data_off + (o)))
1514
1515 /**
1516  * A macro that points to the start of the data in the mbuf.
1517  *
1518  * The returned pointer is cast to type t. Before using this
1519  * function, the user must ensure that the first segment is large
1520  * enough to accommodate its data.
1521  *
1522  * @param m
1523  *   The packet mbuf.
1524  * @param t
1525  *   The type to cast the result into.
1526  */
1527 #define rte_pktmbuf_mtod(m, t) rte_pktmbuf_mtod_offset(m, t, 0)
1528
1529 /**
1530  * A macro that returns the IO address that points to an offset of the
1531  * start of the data in the mbuf
1532  *
1533  * @param m
1534  *   The packet mbuf.
1535  * @param o
1536  *   The offset into the data to calculate address from.
1537  */
1538 #define rte_pktmbuf_iova_offset(m, o) \
1539         (rte_iova_t)((m)->buf_iova + (m)->data_off + (o))
1540
1541 /* deprecated */
1542 #define rte_pktmbuf_mtophys_offset(m, o) \
1543         rte_pktmbuf_iova_offset(m, o)
1544
1545 /**
1546  * A macro that returns the IO address that points to the start of the
1547  * data in the mbuf
1548  *
1549  * @param m
1550  *   The packet mbuf.
1551  */
1552 #define rte_pktmbuf_iova(m) rte_pktmbuf_iova_offset(m, 0)
1553
1554 /* deprecated */
1555 #define rte_pktmbuf_mtophys(m) rte_pktmbuf_iova(m)
1556
1557 /**
1558  * A macro that returns the length of the packet.
1559  *
1560  * The value can be read or assigned.
1561  *
1562  * @param m
1563  *   The packet mbuf.
1564  */
1565 #define rte_pktmbuf_pkt_len(m) ((m)->pkt_len)
1566
1567 /**
1568  * A macro that returns the length of the segment.
1569  *
1570  * The value can be read or assigned.
1571  *
1572  * @param m
1573  *   The packet mbuf.
1574  */
1575 #define rte_pktmbuf_data_len(m) ((m)->data_len)
1576
1577 /**
1578  * Prepend len bytes to an mbuf data area.
1579  *
1580  * Returns a pointer to the new
1581  * data start address. If there is not enough headroom in the first
1582  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1583  *
1584  * @param m
1585  *   The pkt mbuf.
1586  * @param len
1587  *   The amount of data to prepend (in bytes).
1588  * @return
1589  *   A pointer to the start of the newly prepended data, or
1590  *   NULL if there is not enough headroom space in the first segment
1591  */
1592 static inline char *rte_pktmbuf_prepend(struct rte_mbuf *m,
1593                                         uint16_t len)
1594 {
1595         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1596
1597         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_headroom(m)))
1598                 return NULL;
1599
1600         m->data_off -= len;
1601         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len + len);
1602         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1603
1604         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1605 }
1606
1607 /**
1608  * Append len bytes to an mbuf.
1609  *
1610  * Append len bytes to an mbuf and return a pointer to the start address
1611  * of the added data. If there is not enough tailroom in the last
1612  * segment, the function will return NULL, without modifying the mbuf.
1613  *
1614  * @param m
1615  *   The packet mbuf.
1616  * @param len
1617  *   The amount of data to append (in bytes).
1618  * @return
1619  *   A pointer to the start of the newly appended data, or
1620  *   NULL if there is not enough tailroom space in the last segment
1621  */
1622 static inline char *rte_pktmbuf_append(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1623 {
1624         void *tail;
1625         struct rte_mbuf *m_last;
1626
1627         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1628
1629         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1630         if (unlikely(len > rte_pktmbuf_tailroom(m_last)))
1631                 return NULL;
1632
1633         tail = (char *)m_last->buf_addr + m_last->data_off + m_last->data_len;
1634         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len + len);
1635         m->pkt_len  = (m->pkt_len + len);
1636         return (char*) tail;
1637 }
1638
1639 /**
1640  * Remove len bytes at the beginning of an mbuf.
1641  *
1642  * Returns a pointer to the start address of the new data area. If the
1643  * length is greater than the length of the first segment, then the
1644  * function will fail and return NULL, without modifying the mbuf.
1645  *
1646  * @param m
1647  *   The packet mbuf.
1648  * @param len
1649  *   The amount of data to remove (in bytes).
1650  * @return
1651  *   A pointer to the new start of the data.
1652  */
1653 static inline char *rte_pktmbuf_adj(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1654 {
1655         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1656
1657         if (unlikely(len > m->data_len))
1658                 return NULL;
1659
1660         m->data_len = (uint16_t)(m->data_len - len);
1661         m->data_off += len;
1662         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1663         return (char *)m->buf_addr + m->data_off;
1664 }
1665
1666 /**
1667  * Remove len bytes of data at the end of the mbuf.
1668  *
1669  * If the length is greater than the length of the last segment, the
1670  * function will fail and return -1 without modifying the mbuf.
1671  *
1672  * @param m
1673  *   The packet mbuf.
1674  * @param len
1675  *   The amount of data to remove (in bytes).
1676  * @return
1677  *   - 0: On success.
1678  *   - -1: On error.
1679  */
1680 static inline int rte_pktmbuf_trim(struct rte_mbuf *m, uint16_t len)
1681 {
1682         struct rte_mbuf *m_last;
1683
1684         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1685
1686         m_last = rte_pktmbuf_lastseg(m);
1687         if (unlikely(len > m_last->data_len))
1688                 return -1;
1689
1690         m_last->data_len = (uint16_t)(m_last->data_len - len);
1691         m->pkt_len  = (m->pkt_len - len);
1692         return 0;
1693 }
1694
1695 /**
1696  * Test if mbuf data is contiguous.
1697  *
1698  * @param m
1699  *   The packet mbuf.
1700  * @return
1701  *   - 1, if all data is contiguous (one segment).
1702  *   - 0, if there is several segments.
1703  */
1704 static inline int rte_pktmbuf_is_contiguous(const struct rte_mbuf *m)
1705 {
1706         __rte_mbuf_sanity_check(m, 1);
1707         return !!(m->nb_segs == 1);
1708 }
1709
1710 /**
1711  * @internal used by rte_pktmbuf_read().
1712  */
1713 const void *__rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m, uint32_t off,
1714         uint32_t len, void *buf);
1715
1716 /**
1717  * Read len data bytes in a mbuf at specified offset.
1718  *
1719  * If the data is contiguous, return the pointer in the mbuf data, else
1720  * copy the data in the buffer provided by the user and return its
1721  * pointer.
1722  *
1723  * @param m
1724  *   The pointer to the mbuf.
1725  * @param off
1726  *   The offset of the data in the mbuf.
1727  * @param len
1728  *   The amount of bytes to read.
1729  * @param buf
1730  *   The buffer where data is copied if it is not contiguous in mbuf
1731  *   data. Its length should be at least equal to the len parameter.
1732  * @return
1733  *   The pointer to the data, either in the mbuf if it is contiguous,
1734  *   or in the user buffer. If mbuf is too small, NULL is returned.
1735  */
1736 static inline const void *rte_pktmbuf_read(const struct rte_mbuf *m,
1737         uint32_t off, uint32_t len, void *buf)
1738 {
1739         if (likely(off + len <= rte_pktmbuf_data_len(m)))
1740                 return rte_pktmbuf_mtod_offset(m, char *, off);
1741         else
1742                 return __rte_pktmbuf_read(m, off, len, buf);
1743 }
1744
1745 /**
1746  * Chain an mbuf to another, thereby creating a segmented packet.
1747  *
1748  * Note: The implementation will do a linear walk over the segments to find
1749  * the tail entry. For cases when there are many segments, it's better to
1750  * chain the entries manually.
1751  *
1752  * @param head
1753  *   The head of the mbuf chain (the first packet)
1754  * @param tail
1755  *   The mbuf to put last in the chain
1756  *
1757  * @return
1758  *   - 0, on success.
1759  *   - -EOVERFLOW, if the chain segment limit exceeded
1760  */
1761 static inline int rte_pktmbuf_chain(struct rte_mbuf *head, struct rte_mbuf *tail)
1762 {
1763         struct rte_mbuf *cur_tail;
1764
1765         /* Check for number-of-segments-overflow */
1766         if (head->nb_segs + tail->nb_segs > RTE_MBUF_MAX_NB_SEGS)
1767                 return -EOVERFLOW;
1768
1769         /* Chain 'tail' onto the old tail */
1770         cur_tail = rte_pktmbuf_lastseg(head);
1771         cur_tail->next = tail;
1772
1773         /* accumulate number of segments and total length. */
1774         head->nb_segs += tail->nb_segs;
1775         head->pkt_len += tail->pkt_len;
1776
1777         /* pkt_len is only set in the head */
1778         tail->pkt_len = tail->data_len;
1779
1780         return 0;
1781 }
1782
1783 /**
1784  * Validate general requirements for Tx offload in mbuf.
1785  *
1786  * This function checks correctness and completeness of Tx offload settings.
1787  *
1788  * @param m
1789  *   The packet mbuf to be validated.
1790  * @return
1791  *   0 if packet is valid
1792  */
1793 static inline int
1794 rte_validate_tx_offload(const struct rte_mbuf *m)
1795 {
1796         uint64_t ol_flags = m->ol_flags;
1797         uint64_t inner_l3_offset = m->l2_len;
1798
1799         /* Does packet set any of available offloads? */
1800         if (!(ol_flags & PKT_TX_OFFLOAD_MASK))
1801                 return 0;
1802
1803         if (ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM)
1804                 inner_l3_offset += m->outer_l2_len + m->outer_l3_len;
1805
1806         /* Headers are fragmented */
1807         if (rte_pktmbuf_data_len(m) < inner_l3_offset + m->l3_len + m->l4_len)
1808                 return -ENOTSUP;
1809
1810         /* IP checksum can be counted only for IPv4 packet */
1811         if ((ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM) && (ol_flags & PKT_TX_IPV6))
1812                 return -EINVAL;
1813
1814         /* IP type not set when required */
1815         if (ol_flags & (PKT_TX_L4_MASK | PKT_TX_TCP_SEG))
1816                 if (!(ol_flags & (PKT_TX_IPV4 | PKT_TX_IPV6)))
1817                         return -EINVAL;
1818
1819         /* Check requirements for TSO packet */
1820         if (ol_flags & PKT_TX_TCP_SEG)
1821                 if ((m->tso_segsz == 0) ||
1822                                 ((ol_flags & PKT_TX_IPV4) &&
1823                                 !(ol_flags & PKT_TX_IP_CKSUM)))
1824                         return -EINVAL;
1825
1826         /* PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM set for non outer IPv4 packet. */
1827         if ((ol_flags & PKT_TX_OUTER_IP_CKSUM) &&
1828                         !(ol_flags & PKT_TX_OUTER_IPV4))
1829                 return -EINVAL;
1830
1831         return 0;
1832 }
1833
1834 /**
1835  * Linearize data in mbuf.
1836  *
1837  * This function moves the mbuf data in the first segment if there is enough
1838  * tailroom. The subsequent segments are unchained and freed.
1839  *
1840  * @param mbuf
1841  *   mbuf to linearize
1842  * @return
1843  *   - 0, on success
1844  *   - -1, on error
1845  */
1846 static inline int
1847 rte_pktmbuf_linearize(struct rte_mbuf *mbuf)
1848 {
1849         int seg_len, copy_len;
1850         struct rte_mbuf *m;
1851         struct rte_mbuf *m_next;
1852         char *buffer;
1853
1854         if (rte_pktmbuf_is_contiguous(mbuf))
1855                 return 0;
1856
1857         /* Extend first segment to the total packet length */
1858         copy_len = rte_pktmbuf_pkt_len(mbuf) - rte_pktmbuf_data_len(mbuf);
1859
1860         if (unlikely(copy_len > rte_pktmbuf_tailroom(mbuf)))
1861                 return -1;
1862
1863         buffer = rte_pktmbuf_mtod_offset(mbuf, char *, mbuf->data_len);
1864         mbuf->data_len = (uint16_t)(mbuf->pkt_len);
1865
1866         /* Append data from next segments to the first one */
1867         m = mbuf->next;
1868         while (m != NULL) {
1869                 m_next = m->next;
1870
1871                 seg_len = rte_pktmbuf_data_len(m);
1872                 rte_memcpy(buffer, rte_pktmbuf_mtod(m, char *), seg_len);
1873                 buffer += seg_len;
1874
1875                 rte_pktmbuf_free_seg(m);
1876                 m = m_next;
1877         }
1878
1879         mbuf->next = NULL;
1880         mbuf->nb_segs = 1;
1881
1882         return 0;
1883 }
1884
1885 /**
1886  * Dump an mbuf structure to a file.
1887  *
1888  * Dump all fields for the given packet mbuf and all its associated
1889  * segments (in the case of a chained buffer).
1890  *
1891  * @param f
1892  *   A pointer to a file for output
1893  * @param m
1894  *   The packet mbuf.
1895  * @param dump_len
1896  *   If dump_len != 0, also dump the "dump_len" first data bytes of
1897  *   the packet.
1898  */
1899 void rte_pktmbuf_dump(FILE *f, const struct rte_mbuf *m, unsigned dump_len);
1900
1901 #ifdef __cplusplus
1902 }
1903 #endif
1904
1905 #endif /* _RTE_MBUF_H_ */