mempool: introduce function to get mempool page size
[dpdk.git] / lib / librte_mempool / rte_mempool.c
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
4  */
5
6 #include <stdbool.h>
7 #include <stdio.h>
8 #include <string.h>
9 #include <stdint.h>
10 #include <stdarg.h>
11 #include <unistd.h>
12 #include <inttypes.h>
13 #include <errno.h>
14 #include <sys/queue.h>
15 #include <sys/mman.h>
16
17 #include <rte_common.h>
18 #include <rte_log.h>
19 #include <rte_debug.h>
20 #include <rte_memory.h>
21 #include <rte_memzone.h>
22 #include <rte_malloc.h>
23 #include <rte_atomic.h>
24 #include <rte_launch.h>
25 #include <rte_eal.h>
26 #include <rte_eal_memconfig.h>
27 #include <rte_per_lcore.h>
28 #include <rte_lcore.h>
29 #include <rte_branch_prediction.h>
30 #include <rte_errno.h>
31 #include <rte_string_fns.h>
32 #include <rte_spinlock.h>
33 #include <rte_tailq.h>
34
35 #include "rte_mempool.h"
36
37 TAILQ_HEAD(rte_mempool_list, rte_tailq_entry);
38
39 static struct rte_tailq_elem rte_mempool_tailq = {
40         .name = "RTE_MEMPOOL",
41 };
42 EAL_REGISTER_TAILQ(rte_mempool_tailq)
43
44 #define CACHE_FLUSHTHRESH_MULTIPLIER 1.5
45 #define CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(c)       \
46         ((typeof(c))((c) * CACHE_FLUSHTHRESH_MULTIPLIER))
47
48 /*
49  * return the greatest common divisor between a and b (fast algorithm)
50  *
51  */
52 static unsigned get_gcd(unsigned a, unsigned b)
53 {
54         unsigned c;
55
56         if (0 == a)
57                 return b;
58         if (0 == b)
59                 return a;
60
61         if (a < b) {
62                 c = a;
63                 a = b;
64                 b = c;
65         }
66
67         while (b != 0) {
68                 c = a % b;
69                 a = b;
70                 b = c;
71         }
72
73         return a;
74 }
75
76 /*
77  * Depending on memory configuration, objects addresses are spread
78  * between channels and ranks in RAM: the pool allocator will add
79  * padding between objects. This function return the new size of the
80  * object.
81  */
82 static unsigned optimize_object_size(unsigned obj_size)
83 {
84         unsigned nrank, nchan;
85         unsigned new_obj_size;
86
87         /* get number of channels */
88         nchan = rte_memory_get_nchannel();
89         if (nchan == 0)
90                 nchan = 4;
91
92         nrank = rte_memory_get_nrank();
93         if (nrank == 0)
94                 nrank = 1;
95
96         /* process new object size */
97         new_obj_size = (obj_size + RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK) / RTE_MEMPOOL_ALIGN;
98         while (get_gcd(new_obj_size, nrank * nchan) != 1)
99                 new_obj_size++;
100         return new_obj_size * RTE_MEMPOOL_ALIGN;
101 }
102
103 struct pagesz_walk_arg {
104         int socket_id;
105         size_t min;
106 };
107
108 static int
109 find_min_pagesz(const struct rte_memseg_list *msl, void *arg)
110 {
111         struct pagesz_walk_arg *wa = arg;
112         bool valid;
113
114         /*
115          * we need to only look at page sizes available for a particular socket
116          * ID.  so, we either need an exact match on socket ID (can match both
117          * native and external memory), or, if SOCKET_ID_ANY was specified as a
118          * socket ID argument, we must only look at native memory and ignore any
119          * page sizes associated with external memory.
120          */
121         valid = msl->socket_id == wa->socket_id;
122         valid |= wa->socket_id == SOCKET_ID_ANY && msl->external == 0;
123
124         if (valid && msl->page_sz < wa->min)
125                 wa->min = msl->page_sz;
126
127         return 0;
128 }
129
130 static size_t
131 get_min_page_size(int socket_id)
132 {
133         struct pagesz_walk_arg wa;
134
135         wa.min = SIZE_MAX;
136         wa.socket_id = socket_id;
137
138         rte_memseg_list_walk(find_min_pagesz, &wa);
139
140         return wa.min == SIZE_MAX ? (size_t) getpagesize() : wa.min;
141 }
142
143
144 static void
145 mempool_add_elem(struct rte_mempool *mp, __rte_unused void *opaque,
146                  void *obj, rte_iova_t iova)
147 {
148         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
149         struct rte_mempool_objtlr *tlr __rte_unused;
150
151         /* set mempool ptr in header */
152         hdr = RTE_PTR_SUB(obj, sizeof(*hdr));
153         hdr->mp = mp;
154         hdr->iova = iova;
155         STAILQ_INSERT_TAIL(&mp->elt_list, hdr, next);
156         mp->populated_size++;
157
158 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
159         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2;
160         tlr = __mempool_get_trailer(obj);
161         tlr->cookie = RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE;
162 #endif
163 }
164
165 /* call obj_cb() for each mempool element */
166 uint32_t
167 rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
168         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg)
169 {
170         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
171         void *obj;
172         unsigned n = 0;
173
174         STAILQ_FOREACH(hdr, &mp->elt_list, next) {
175                 obj = (char *)hdr + sizeof(*hdr);
176                 obj_cb(mp, obj_cb_arg, obj, n);
177                 n++;
178         }
179
180         return n;
181 }
182
183 /* call mem_cb() for each mempool memory chunk */
184 uint32_t
185 rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
186         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg)
187 {
188         struct rte_mempool_memhdr *hdr;
189         unsigned n = 0;
190
191         STAILQ_FOREACH(hdr, &mp->mem_list, next) {
192                 mem_cb(mp, mem_cb_arg, hdr, n);
193                 n++;
194         }
195
196         return n;
197 }
198
199 /* get the header, trailer and total size of a mempool element. */
200 uint32_t
201 rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
202         struct rte_mempool_objsz *sz)
203 {
204         struct rte_mempool_objsz lsz;
205
206         sz = (sz != NULL) ? sz : &lsz;
207
208         sz->header_size = sizeof(struct rte_mempool_objhdr);
209         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN) == 0)
210                 sz->header_size = RTE_ALIGN_CEIL(sz->header_size,
211                         RTE_MEMPOOL_ALIGN);
212
213 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
214         sz->trailer_size = sizeof(struct rte_mempool_objtlr);
215 #else
216         sz->trailer_size = 0;
217 #endif
218
219         /* element size is 8 bytes-aligned at least */
220         sz->elt_size = RTE_ALIGN_CEIL(elt_size, sizeof(uint64_t));
221
222         /* expand trailer to next cache line */
223         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN) == 0) {
224                 sz->total_size = sz->header_size + sz->elt_size +
225                         sz->trailer_size;
226                 sz->trailer_size += ((RTE_MEMPOOL_ALIGN -
227                                   (sz->total_size & RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK)) &
228                                  RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK);
229         }
230
231         /*
232          * increase trailer to add padding between objects in order to
233          * spread them across memory channels/ranks
234          */
235         if ((flags & MEMPOOL_F_NO_SPREAD) == 0) {
236                 unsigned new_size;
237                 new_size = optimize_object_size(sz->header_size + sz->elt_size +
238                         sz->trailer_size);
239                 sz->trailer_size = new_size - sz->header_size - sz->elt_size;
240         }
241
242         /* this is the size of an object, including header and trailer */
243         sz->total_size = sz->header_size + sz->elt_size + sz->trailer_size;
244
245         return sz->total_size;
246 }
247
248 /* free a memchunk allocated with rte_memzone_reserve() */
249 static void
250 rte_mempool_memchunk_mz_free(__rte_unused struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
251         void *opaque)
252 {
253         const struct rte_memzone *mz = opaque;
254         rte_memzone_free(mz);
255 }
256
257 /* Free memory chunks used by a mempool. Objects must be in pool */
258 static void
259 rte_mempool_free_memchunks(struct rte_mempool *mp)
260 {
261         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
262         void *elt;
263
264         while (!STAILQ_EMPTY(&mp->elt_list)) {
265                 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, &elt, 1);
266                 (void)elt;
267                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mp->elt_list, next);
268                 mp->populated_size--;
269         }
270
271         while (!STAILQ_EMPTY(&mp->mem_list)) {
272                 memhdr = STAILQ_FIRST(&mp->mem_list);
273                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&mp->mem_list, next);
274                 if (memhdr->free_cb != NULL)
275                         memhdr->free_cb(memhdr, memhdr->opaque);
276                 rte_free(memhdr);
277                 mp->nb_mem_chunks--;
278         }
279 }
280
281 static int
282 mempool_ops_alloc_once(struct rte_mempool *mp)
283 {
284         int ret;
285
286         /* create the internal ring if not already done */
287         if ((mp->flags & MEMPOOL_F_POOL_CREATED) == 0) {
288                 ret = rte_mempool_ops_alloc(mp);
289                 if (ret != 0)
290                         return ret;
291                 mp->flags |= MEMPOOL_F_POOL_CREATED;
292         }
293         return 0;
294 }
295
296 /* Add objects in the pool, using a physically contiguous memory
297  * zone. Return the number of objects added, or a negative value
298  * on error.
299  */
300 int
301 rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
302         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
303         void *opaque)
304 {
305         unsigned i = 0;
306         size_t off;
307         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
308         int ret;
309
310         ret = mempool_ops_alloc_once(mp);
311         if (ret != 0)
312                 return ret;
313
314         /* mempool is already populated */
315         if (mp->populated_size >= mp->size)
316                 return -ENOSPC;
317
318         memhdr = rte_zmalloc("MEMPOOL_MEMHDR", sizeof(*memhdr), 0);
319         if (memhdr == NULL)
320                 return -ENOMEM;
321
322         memhdr->mp = mp;
323         memhdr->addr = vaddr;
324         memhdr->iova = iova;
325         memhdr->len = len;
326         memhdr->free_cb = free_cb;
327         memhdr->opaque = opaque;
328
329         if (mp->flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN)
330                 off = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(vaddr, 8) - vaddr;
331         else
332                 off = RTE_PTR_ALIGN_CEIL(vaddr, RTE_CACHE_LINE_SIZE) - vaddr;
333
334         if (off > len) {
335                 ret = -EINVAL;
336                 goto fail;
337         }
338
339         i = rte_mempool_ops_populate(mp, mp->size - mp->populated_size,
340                 (char *)vaddr + off,
341                 (iova == RTE_BAD_IOVA) ? RTE_BAD_IOVA : (iova + off),
342                 len - off, mempool_add_elem, NULL);
343
344         /* not enough room to store one object */
345         if (i == 0) {
346                 ret = -EINVAL;
347                 goto fail;
348         }
349
350         STAILQ_INSERT_TAIL(&mp->mem_list, memhdr, next);
351         mp->nb_mem_chunks++;
352         return i;
353
354 fail:
355         rte_free(memhdr);
356         return ret;
357 }
358
359 /* Populate the mempool with a virtual area. Return the number of
360  * objects added, or a negative value on error.
361  */
362 int
363 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
364         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
365         void *opaque)
366 {
367         rte_iova_t iova;
368         size_t off, phys_len;
369         int ret, cnt = 0;
370
371         if (mp->flags & MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG)
372                 return rte_mempool_populate_iova(mp, addr, RTE_BAD_IOVA,
373                         len, free_cb, opaque);
374
375         for (off = 0; off < len &&
376                      mp->populated_size < mp->size; off += phys_len) {
377
378                 iova = rte_mem_virt2iova(addr + off);
379
380                 if (iova == RTE_BAD_IOVA && rte_eal_has_hugepages()) {
381                         ret = -EINVAL;
382                         goto fail;
383                 }
384
385                 /* populate with the largest group of contiguous pages */
386                 for (phys_len = RTE_MIN(
387                         (size_t)(RTE_PTR_ALIGN_CEIL(addr + off + 1, pg_sz) -
388                                 (addr + off)),
389                         len - off);
390                      off + phys_len < len;
391                      phys_len = RTE_MIN(phys_len + pg_sz, len - off)) {
392                         rte_iova_t iova_tmp;
393
394                         iova_tmp = rte_mem_virt2iova(addr + off + phys_len);
395
396                         if (iova_tmp == RTE_BAD_IOVA ||
397                                         iova_tmp != iova + phys_len)
398                                 break;
399                 }
400
401                 ret = rte_mempool_populate_iova(mp, addr + off, iova,
402                         phys_len, free_cb, opaque);
403                 if (ret < 0)
404                         goto fail;
405                 /* no need to call the free callback for next chunks */
406                 free_cb = NULL;
407                 cnt += ret;
408         }
409
410         return cnt;
411
412  fail:
413         rte_mempool_free_memchunks(mp);
414         return ret;
415 }
416
417 /* Get the minimal page size used in a mempool before populating it. */
418 int
419 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz)
420 {
421         bool need_iova_contig_obj;
422         bool alloc_in_ext_mem;
423         int ret;
424
425         /* check if we can retrieve a valid socket ID */
426         ret = rte_malloc_heap_socket_is_external(mp->socket_id);
427         if (ret < 0)
428                 return -EINVAL;
429         alloc_in_ext_mem = (ret == 1);
430         need_iova_contig_obj = !(mp->flags & MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG);
431
432         if (!need_iova_contig_obj)
433                 *pg_sz = 0;
434         else if (!alloc_in_ext_mem && rte_eal_iova_mode() == RTE_IOVA_VA)
435                 *pg_sz = 0;
436         else if (rte_eal_has_hugepages() || alloc_in_ext_mem)
437                 *pg_sz = get_min_page_size(mp->socket_id);
438         else
439                 *pg_sz = getpagesize();
440
441         return 0;
442 }
443
444 /* Default function to populate the mempool: allocate memory in memzones,
445  * and populate them. Return the number of objects added, or a negative
446  * value on error.
447  */
448 int
449 rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp)
450 {
451         unsigned int mz_flags = RTE_MEMZONE_1GB|RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY;
452         char mz_name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE];
453         const struct rte_memzone *mz;
454         ssize_t mem_size;
455         size_t align, pg_sz, pg_shift = 0;
456         rte_iova_t iova;
457         unsigned mz_id, n;
458         int ret;
459         bool need_iova_contig_obj;
460
461         ret = mempool_ops_alloc_once(mp);
462         if (ret != 0)
463                 return ret;
464
465         /* mempool must not be populated */
466         if (mp->nb_mem_chunks != 0)
467                 return -EEXIST;
468
469         /*
470          * the following section calculates page shift and page size values.
471          *
472          * these values impact the result of calc_mem_size operation, which
473          * returns the amount of memory that should be allocated to store the
474          * desired number of objects. when not zero, it allocates more memory
475          * for the padding between objects, to ensure that an object does not
476          * cross a page boundary. in other words, page size/shift are to be set
477          * to zero if mempool elements won't care about page boundaries.
478          * there are several considerations for page size and page shift here.
479          *
480          * if we don't need our mempools to have physically contiguous objects,
481          * then just set page shift and page size to 0, because the user has
482          * indicated that there's no need to care about anything.
483          *
484          * if we do need contiguous objects, there is also an option to reserve
485          * the entire mempool memory as one contiguous block of memory, in
486          * which case the page shift and alignment wouldn't matter as well.
487          *
488          * if we require contiguous objects, but not necessarily the entire
489          * mempool reserved space to be contiguous, then there are two options.
490          *
491          * if our IO addresses are virtual, not actual physical (IOVA as VA
492          * case), then no page shift needed - our memory allocation will give us
493          * contiguous IO memory as far as the hardware is concerned, so
494          * act as if we're getting contiguous memory.
495          *
496          * if our IO addresses are physical, we may get memory from bigger
497          * pages, or we might get memory from smaller pages, and how much of it
498          * we require depends on whether we want bigger or smaller pages.
499          * However, requesting each and every memory size is too much work, so
500          * what we'll do instead is walk through the page sizes available, pick
501          * the smallest one and set up page shift to match that one. We will be
502          * wasting some space this way, but it's much nicer than looping around
503          * trying to reserve each and every page size.
504          *
505          * If we fail to get enough contiguous memory, then we'll go and
506          * reserve space in smaller chunks.
507          *
508          * We also have to take into account the fact that memory that we're
509          * going to allocate from can belong to an externally allocated memory
510          * area, in which case the assumption of IOVA as VA mode being
511          * synonymous with IOVA contiguousness will not hold.
512          */
513
514         need_iova_contig_obj = !(mp->flags & MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG);
515         ret = rte_mempool_get_page_size(mp, &pg_sz);
516         if (ret < 0)
517                 return ret;
518
519         if (pg_sz != 0)
520                 pg_shift = rte_bsf32(pg_sz);
521
522         for (mz_id = 0, n = mp->size; n > 0; mz_id++, n -= ret) {
523                 size_t min_chunk_size;
524
525                 mem_size = rte_mempool_ops_calc_mem_size(
526                         mp, n, pg_shift, &min_chunk_size, &align);
527
528                 if (mem_size < 0) {
529                         ret = mem_size;
530                         goto fail;
531                 }
532
533                 ret = snprintf(mz_name, sizeof(mz_name),
534                         RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT "_%d", mp->name, mz_id);
535                 if (ret < 0 || ret >= (int)sizeof(mz_name)) {
536                         ret = -ENAMETOOLONG;
537                         goto fail;
538                 }
539
540                 /* if we're trying to reserve contiguous memory, add appropriate
541                  * memzone flag.
542                  */
543                 if (min_chunk_size == (size_t)mem_size)
544                         mz_flags |= RTE_MEMZONE_IOVA_CONTIG;
545
546                 mz = rte_memzone_reserve_aligned(mz_name, mem_size,
547                                 mp->socket_id, mz_flags, align);
548
549                 /* don't try reserving with 0 size if we were asked to reserve
550                  * IOVA-contiguous memory.
551                  */
552                 if (min_chunk_size < (size_t)mem_size && mz == NULL) {
553                         /* not enough memory, retry with the biggest zone we
554                          * have
555                          */
556                         mz = rte_memzone_reserve_aligned(mz_name, 0,
557                                         mp->socket_id, mz_flags, align);
558                 }
559                 if (mz == NULL) {
560                         ret = -rte_errno;
561                         goto fail;
562                 }
563
564                 if (mz->len < min_chunk_size) {
565                         rte_memzone_free(mz);
566                         ret = -ENOMEM;
567                         goto fail;
568                 }
569
570                 if (need_iova_contig_obj)
571                         iova = mz->iova;
572                 else
573                         iova = RTE_BAD_IOVA;
574
575                 if (pg_sz == 0 || (mz_flags & RTE_MEMZONE_IOVA_CONTIG))
576                         ret = rte_mempool_populate_iova(mp, mz->addr,
577                                 iova, mz->len,
578                                 rte_mempool_memchunk_mz_free,
579                                 (void *)(uintptr_t)mz);
580                 else
581                         ret = rte_mempool_populate_virt(mp, mz->addr,
582                                 mz->len, pg_sz,
583                                 rte_mempool_memchunk_mz_free,
584                                 (void *)(uintptr_t)mz);
585                 if (ret < 0) {
586                         rte_memzone_free(mz);
587                         goto fail;
588                 }
589         }
590
591         return mp->size;
592
593  fail:
594         rte_mempool_free_memchunks(mp);
595         return ret;
596 }
597
598 /* return the memory size required for mempool objects in anonymous mem */
599 static ssize_t
600 get_anon_size(const struct rte_mempool *mp)
601 {
602         ssize_t size;
603         size_t pg_sz, pg_shift;
604         size_t min_chunk_size;
605         size_t align;
606
607         pg_sz = getpagesize();
608         pg_shift = rte_bsf32(pg_sz);
609         size = rte_mempool_ops_calc_mem_size(mp, mp->size, pg_shift,
610                                              &min_chunk_size, &align);
611
612         return size;
613 }
614
615 /* unmap a memory zone mapped by rte_mempool_populate_anon() */
616 static void
617 rte_mempool_memchunk_anon_free(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
618         void *opaque)
619 {
620         ssize_t size;
621
622         /*
623          * Calculate size since memhdr->len has contiguous chunk length
624          * which may be smaller if anon map is split into many contiguous
625          * chunks. Result must be the same as we calculated on populate.
626          */
627         size = get_anon_size(memhdr->mp);
628         if (size < 0)
629                 return;
630
631         munmap(opaque, size);
632 }
633
634 /* populate the mempool with an anonymous mapping */
635 int
636 rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp)
637 {
638         ssize_t size;
639         int ret;
640         char *addr;
641
642         /* mempool is already populated, error */
643         if ((!STAILQ_EMPTY(&mp->mem_list)) || mp->nb_mem_chunks != 0) {
644                 rte_errno = EINVAL;
645                 return 0;
646         }
647
648         ret = mempool_ops_alloc_once(mp);
649         if (ret != 0)
650                 return ret;
651
652         size = get_anon_size(mp);
653         if (size < 0) {
654                 rte_errno = -size;
655                 return 0;
656         }
657
658         /* get chunk of virtually continuous memory */
659         addr = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE,
660                 MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
661         if (addr == MAP_FAILED) {
662                 rte_errno = errno;
663                 return 0;
664         }
665         /* can't use MMAP_LOCKED, it does not exist on BSD */
666         if (mlock(addr, size) < 0) {
667                 rte_errno = errno;
668                 munmap(addr, size);
669                 return 0;
670         }
671
672         ret = rte_mempool_populate_virt(mp, addr, size, getpagesize(),
673                 rte_mempool_memchunk_anon_free, addr);
674         if (ret == 0)
675                 goto fail;
676
677         return mp->populated_size;
678
679  fail:
680         rte_mempool_free_memchunks(mp);
681         return 0;
682 }
683
684 /* free a mempool */
685 void
686 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp)
687 {
688         struct rte_mempool_list *mempool_list = NULL;
689         struct rte_tailq_entry *te;
690
691         if (mp == NULL)
692                 return;
693
694         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
695         rte_mcfg_tailq_write_lock();
696         /* find out tailq entry */
697         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
698                 if (te->data == (void *)mp)
699                         break;
700         }
701
702         if (te != NULL) {
703                 TAILQ_REMOVE(mempool_list, te, next);
704                 rte_free(te);
705         }
706         rte_mcfg_tailq_write_unlock();
707
708         rte_mempool_free_memchunks(mp);
709         rte_mempool_ops_free(mp);
710         rte_memzone_free(mp->mz);
711 }
712
713 static void
714 mempool_cache_init(struct rte_mempool_cache *cache, uint32_t size)
715 {
716         cache->size = size;
717         cache->flushthresh = CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(size);
718         cache->len = 0;
719 }
720
721 /*
722  * Create and initialize a cache for objects that are retrieved from and
723  * returned to an underlying mempool. This structure is identical to the
724  * local_cache[lcore_id] pointed to by the mempool structure.
725  */
726 struct rte_mempool_cache *
727 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id)
728 {
729         struct rte_mempool_cache *cache;
730
731         if (size == 0 || size > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE) {
732                 rte_errno = EINVAL;
733                 return NULL;
734         }
735
736         cache = rte_zmalloc_socket("MEMPOOL_CACHE", sizeof(*cache),
737                                   RTE_CACHE_LINE_SIZE, socket_id);
738         if (cache == NULL) {
739                 RTE_LOG(ERR, MEMPOOL, "Cannot allocate mempool cache.\n");
740                 rte_errno = ENOMEM;
741                 return NULL;
742         }
743
744         mempool_cache_init(cache, size);
745
746         return cache;
747 }
748
749 /*
750  * Free a cache. It's the responsibility of the user to make sure that any
751  * remaining objects in the cache are flushed to the corresponding
752  * mempool.
753  */
754 void
755 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache)
756 {
757         rte_free(cache);
758 }
759
760 /* create an empty mempool */
761 struct rte_mempool *
762 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
763         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
764         int socket_id, unsigned flags)
765 {
766         char mz_name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE];
767         struct rte_mempool_list *mempool_list;
768         struct rte_mempool *mp = NULL;
769         struct rte_tailq_entry *te = NULL;
770         const struct rte_memzone *mz = NULL;
771         size_t mempool_size;
772         unsigned int mz_flags = RTE_MEMZONE_1GB|RTE_MEMZONE_SIZE_HINT_ONLY;
773         struct rte_mempool_objsz objsz;
774         unsigned lcore_id;
775         int ret;
776
777         /* compilation-time checks */
778         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool) &
779                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
780         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool_cache) &
781                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
782 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
783         RTE_BUILD_BUG_ON((sizeof(struct rte_mempool_debug_stats) &
784                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
785         RTE_BUILD_BUG_ON((offsetof(struct rte_mempool, stats) &
786                           RTE_CACHE_LINE_MASK) != 0);
787 #endif
788
789         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
790
791         /* asked for zero items */
792         if (n == 0) {
793                 rte_errno = EINVAL;
794                 return NULL;
795         }
796
797         /* asked cache too big */
798         if (cache_size > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE ||
799             CALC_CACHE_FLUSHTHRESH(cache_size) > n) {
800                 rte_errno = EINVAL;
801                 return NULL;
802         }
803
804         /* "no cache align" imply "no spread" */
805         if (flags & MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN)
806                 flags |= MEMPOOL_F_NO_SPREAD;
807
808         /* calculate mempool object sizes. */
809         if (!rte_mempool_calc_obj_size(elt_size, flags, &objsz)) {
810                 rte_errno = EINVAL;
811                 return NULL;
812         }
813
814         rte_mcfg_mempool_write_lock();
815
816         /*
817          * reserve a memory zone for this mempool: private data is
818          * cache-aligned
819          */
820         private_data_size = (private_data_size +
821                              RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK) & (~RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK);
822
823
824         /* try to allocate tailq entry */
825         te = rte_zmalloc("MEMPOOL_TAILQ_ENTRY", sizeof(*te), 0);
826         if (te == NULL) {
827                 RTE_LOG(ERR, MEMPOOL, "Cannot allocate tailq entry!\n");
828                 goto exit_unlock;
829         }
830
831         mempool_size = MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cache_size);
832         mempool_size += private_data_size;
833         mempool_size = RTE_ALIGN_CEIL(mempool_size, RTE_MEMPOOL_ALIGN);
834
835         ret = snprintf(mz_name, sizeof(mz_name), RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT, name);
836         if (ret < 0 || ret >= (int)sizeof(mz_name)) {
837                 rte_errno = ENAMETOOLONG;
838                 goto exit_unlock;
839         }
840
841         mz = rte_memzone_reserve(mz_name, mempool_size, socket_id, mz_flags);
842         if (mz == NULL)
843                 goto exit_unlock;
844
845         /* init the mempool structure */
846         mp = mz->addr;
847         memset(mp, 0, MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cache_size));
848         ret = strlcpy(mp->name, name, sizeof(mp->name));
849         if (ret < 0 || ret >= (int)sizeof(mp->name)) {
850                 rte_errno = ENAMETOOLONG;
851                 goto exit_unlock;
852         }
853         mp->mz = mz;
854         mp->size = n;
855         mp->flags = flags;
856         mp->socket_id = socket_id;
857         mp->elt_size = objsz.elt_size;
858         mp->header_size = objsz.header_size;
859         mp->trailer_size = objsz.trailer_size;
860         /* Size of default caches, zero means disabled. */
861         mp->cache_size = cache_size;
862         mp->private_data_size = private_data_size;
863         STAILQ_INIT(&mp->elt_list);
864         STAILQ_INIT(&mp->mem_list);
865
866         /*
867          * local_cache pointer is set even if cache_size is zero.
868          * The local_cache points to just past the elt_pa[] array.
869          */
870         mp->local_cache = (struct rte_mempool_cache *)
871                 RTE_PTR_ADD(mp, MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, 0));
872
873         /* Init all default caches. */
874         if (cache_size != 0) {
875                 for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++)
876                         mempool_cache_init(&mp->local_cache[lcore_id],
877                                            cache_size);
878         }
879
880         te->data = mp;
881
882         rte_mcfg_tailq_write_lock();
883         TAILQ_INSERT_TAIL(mempool_list, te, next);
884         rte_mcfg_tailq_write_unlock();
885         rte_mcfg_mempool_write_unlock();
886
887         return mp;
888
889 exit_unlock:
890         rte_mcfg_mempool_write_unlock();
891         rte_free(te);
892         rte_mempool_free(mp);
893         return NULL;
894 }
895
896 /* create the mempool */
897 struct rte_mempool *
898 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
899         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
900         rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
901         rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
902         int socket_id, unsigned flags)
903 {
904         int ret;
905         struct rte_mempool *mp;
906
907         mp = rte_mempool_create_empty(name, n, elt_size, cache_size,
908                 private_data_size, socket_id, flags);
909         if (mp == NULL)
910                 return NULL;
911
912         /*
913          * Since we have 4 combinations of the SP/SC/MP/MC examine the flags to
914          * set the correct index into the table of ops structs.
915          */
916         if ((flags & MEMPOOL_F_SP_PUT) && (flags & MEMPOOL_F_SC_GET))
917                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_sp_sc", NULL);
918         else if (flags & MEMPOOL_F_SP_PUT)
919                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_sp_mc", NULL);
920         else if (flags & MEMPOOL_F_SC_GET)
921                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_mp_sc", NULL);
922         else
923                 ret = rte_mempool_set_ops_byname(mp, "ring_mp_mc", NULL);
924
925         if (ret)
926                 goto fail;
927
928         /* call the mempool priv initializer */
929         if (mp_init)
930                 mp_init(mp, mp_init_arg);
931
932         if (rte_mempool_populate_default(mp) < 0)
933                 goto fail;
934
935         /* call the object initializers */
936         if (obj_init)
937                 rte_mempool_obj_iter(mp, obj_init, obj_init_arg);
938
939         return mp;
940
941  fail:
942         rte_mempool_free(mp);
943         return NULL;
944 }
945
946 /* Return the number of entries in the mempool */
947 unsigned int
948 rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp)
949 {
950         unsigned count;
951         unsigned lcore_id;
952
953         count = rte_mempool_ops_get_count(mp);
954
955         if (mp->cache_size == 0)
956                 return count;
957
958         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++)
959                 count += mp->local_cache[lcore_id].len;
960
961         /*
962          * due to race condition (access to len is not locked), the
963          * total can be greater than size... so fix the result
964          */
965         if (count > mp->size)
966                 return mp->size;
967         return count;
968 }
969
970 /* return the number of entries allocated from the mempool */
971 unsigned int
972 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp)
973 {
974         return mp->size - rte_mempool_avail_count(mp);
975 }
976
977 /* dump the cache status */
978 static unsigned
979 rte_mempool_dump_cache(FILE *f, const struct rte_mempool *mp)
980 {
981         unsigned lcore_id;
982         unsigned count = 0;
983         unsigned cache_count;
984
985         fprintf(f, "  internal cache infos:\n");
986         fprintf(f, "    cache_size=%"PRIu32"\n", mp->cache_size);
987
988         if (mp->cache_size == 0)
989                 return count;
990
991         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
992                 cache_count = mp->local_cache[lcore_id].len;
993                 fprintf(f, "    cache_count[%u]=%"PRIu32"\n",
994                         lcore_id, cache_count);
995                 count += cache_count;
996         }
997         fprintf(f, "    total_cache_count=%u\n", count);
998         return count;
999 }
1000
1001 #ifndef __INTEL_COMPILER
1002 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wcast-qual"
1003 #endif
1004
1005 /* check and update cookies or panic (internal) */
1006 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
1007         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free)
1008 {
1009 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1010         struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1011         struct rte_mempool_objtlr *tlr;
1012         uint64_t cookie;
1013         void *tmp;
1014         void *obj;
1015         void **obj_table;
1016
1017         /* Force to drop the "const" attribute. This is done only when
1018          * DEBUG is enabled */
1019         tmp = (void *) obj_table_const;
1020         obj_table = tmp;
1021
1022         while (n--) {
1023                 obj = obj_table[n];
1024
1025                 if (rte_mempool_from_obj(obj) != mp)
1026                         rte_panic("MEMPOOL: object is owned by another "
1027                                   "mempool\n");
1028
1029                 hdr = __mempool_get_header(obj);
1030                 cookie = hdr->cookie;
1031
1032                 if (free == 0) {
1033                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1) {
1034                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1035                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1036                                         obj, (const void *) mp, cookie);
1037                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (put)\n");
1038                         }
1039                         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2;
1040                 } else if (free == 1) {
1041                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2) {
1042                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1043                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1044                                         obj, (const void *) mp, cookie);
1045                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (get)\n");
1046                         }
1047                         hdr->cookie = RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1;
1048                 } else if (free == 2) {
1049                         if (cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1 &&
1050                             cookie != RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2) {
1051                                 RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1052                                         "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1053                                         obj, (const void *) mp, cookie);
1054                                 rte_panic("MEMPOOL: bad header cookie (audit)\n");
1055                         }
1056                 }
1057                 tlr = __mempool_get_trailer(obj);
1058                 cookie = tlr->cookie;
1059                 if (cookie != RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE) {
1060                         RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL,
1061                                 "obj=%p, mempool=%p, cookie=%" PRIx64 "\n",
1062                                 obj, (const void *) mp, cookie);
1063                         rte_panic("MEMPOOL: bad trailer cookie\n");
1064                 }
1065         }
1066 #else
1067         RTE_SET_USED(mp);
1068         RTE_SET_USED(obj_table_const);
1069         RTE_SET_USED(n);
1070         RTE_SET_USED(free);
1071 #endif
1072 }
1073
1074 void
1075 rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
1076         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free)
1077 {
1078 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1079         struct rte_mempool_info info;
1080         const size_t total_elt_sz =
1081                 mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size;
1082         unsigned int i, j;
1083
1084         rte_mempool_ops_get_info(mp, &info);
1085
1086         for (i = 0; i < n; ++i) {
1087                 void *first_obj = first_obj_table_const[i];
1088
1089                 for (j = 0; j < info.contig_block_size; ++j) {
1090                         void *obj;
1091
1092                         obj = (void *)((uintptr_t)first_obj + j * total_elt_sz);
1093                         rte_mempool_check_cookies(mp, &obj, 1, free);
1094                 }
1095         }
1096 #else
1097         RTE_SET_USED(mp);
1098         RTE_SET_USED(first_obj_table_const);
1099         RTE_SET_USED(n);
1100         RTE_SET_USED(free);
1101 #endif
1102 }
1103
1104 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1105 static void
1106 mempool_obj_audit(struct rte_mempool *mp, __rte_unused void *opaque,
1107         void *obj, __rte_unused unsigned idx)
1108 {
1109         __mempool_check_cookies(mp, &obj, 1, 2);
1110 }
1111
1112 static void
1113 mempool_audit_cookies(struct rte_mempool *mp)
1114 {
1115         unsigned num;
1116
1117         num = rte_mempool_obj_iter(mp, mempool_obj_audit, NULL);
1118         if (num != mp->size) {
1119                 rte_panic("rte_mempool_obj_iter(mempool=%p, size=%u) "
1120                         "iterated only over %u elements\n",
1121                         mp, mp->size, num);
1122         }
1123 }
1124 #else
1125 #define mempool_audit_cookies(mp) do {} while(0)
1126 #endif
1127
1128 #ifndef __INTEL_COMPILER
1129 #pragma GCC diagnostic error "-Wcast-qual"
1130 #endif
1131
1132 /* check cookies before and after objects */
1133 static void
1134 mempool_audit_cache(const struct rte_mempool *mp)
1135 {
1136         /* check cache size consistency */
1137         unsigned lcore_id;
1138
1139         if (mp->cache_size == 0)
1140                 return;
1141
1142         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
1143                 const struct rte_mempool_cache *cache;
1144                 cache = &mp->local_cache[lcore_id];
1145                 if (cache->len > cache->flushthresh) {
1146                         RTE_LOG(CRIT, MEMPOOL, "badness on cache[%u]\n",
1147                                 lcore_id);
1148                         rte_panic("MEMPOOL: invalid cache len\n");
1149                 }
1150         }
1151 }
1152
1153 /* check the consistency of mempool (size, cookies, ...) */
1154 void
1155 rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp)
1156 {
1157         mempool_audit_cache(mp);
1158         mempool_audit_cookies(mp);
1159
1160         /* For case where mempool DEBUG is not set, and cache size is 0 */
1161         RTE_SET_USED(mp);
1162 }
1163
1164 /* dump the status of the mempool on the console */
1165 void
1166 rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp)
1167 {
1168 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1169         struct rte_mempool_info info;
1170         struct rte_mempool_debug_stats sum;
1171         unsigned lcore_id;
1172 #endif
1173         struct rte_mempool_memhdr *memhdr;
1174         unsigned common_count;
1175         unsigned cache_count;
1176         size_t mem_len = 0;
1177
1178         RTE_ASSERT(f != NULL);
1179         RTE_ASSERT(mp != NULL);
1180
1181         fprintf(f, "mempool <%s>@%p\n", mp->name, mp);
1182         fprintf(f, "  flags=%x\n", mp->flags);
1183         fprintf(f, "  pool=%p\n", mp->pool_data);
1184         fprintf(f, "  iova=0x%" PRIx64 "\n", mp->mz->iova);
1185         fprintf(f, "  nb_mem_chunks=%u\n", mp->nb_mem_chunks);
1186         fprintf(f, "  size=%"PRIu32"\n", mp->size);
1187         fprintf(f, "  populated_size=%"PRIu32"\n", mp->populated_size);
1188         fprintf(f, "  header_size=%"PRIu32"\n", mp->header_size);
1189         fprintf(f, "  elt_size=%"PRIu32"\n", mp->elt_size);
1190         fprintf(f, "  trailer_size=%"PRIu32"\n", mp->trailer_size);
1191         fprintf(f, "  total_obj_size=%"PRIu32"\n",
1192                mp->header_size + mp->elt_size + mp->trailer_size);
1193
1194         fprintf(f, "  private_data_size=%"PRIu32"\n", mp->private_data_size);
1195
1196         STAILQ_FOREACH(memhdr, &mp->mem_list, next)
1197                 mem_len += memhdr->len;
1198         if (mem_len != 0) {
1199                 fprintf(f, "  avg bytes/object=%#Lf\n",
1200                         (long double)mem_len / mp->size);
1201         }
1202
1203         cache_count = rte_mempool_dump_cache(f, mp);
1204         common_count = rte_mempool_ops_get_count(mp);
1205         if ((cache_count + common_count) > mp->size)
1206                 common_count = mp->size - cache_count;
1207         fprintf(f, "  common_pool_count=%u\n", common_count);
1208
1209         /* sum and dump statistics */
1210 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1211         rte_mempool_ops_get_info(mp, &info);
1212         memset(&sum, 0, sizeof(sum));
1213         for (lcore_id = 0; lcore_id < RTE_MAX_LCORE; lcore_id++) {
1214                 sum.put_bulk += mp->stats[lcore_id].put_bulk;
1215                 sum.put_objs += mp->stats[lcore_id].put_objs;
1216                 sum.get_success_bulk += mp->stats[lcore_id].get_success_bulk;
1217                 sum.get_success_objs += mp->stats[lcore_id].get_success_objs;
1218                 sum.get_fail_bulk += mp->stats[lcore_id].get_fail_bulk;
1219                 sum.get_fail_objs += mp->stats[lcore_id].get_fail_objs;
1220                 sum.get_success_blks += mp->stats[lcore_id].get_success_blks;
1221                 sum.get_fail_blks += mp->stats[lcore_id].get_fail_blks;
1222         }
1223         fprintf(f, "  stats:\n");
1224         fprintf(f, "    put_bulk=%"PRIu64"\n", sum.put_bulk);
1225         fprintf(f, "    put_objs=%"PRIu64"\n", sum.put_objs);
1226         fprintf(f, "    get_success_bulk=%"PRIu64"\n", sum.get_success_bulk);
1227         fprintf(f, "    get_success_objs=%"PRIu64"\n", sum.get_success_objs);
1228         fprintf(f, "    get_fail_bulk=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_bulk);
1229         fprintf(f, "    get_fail_objs=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_objs);
1230         if (info.contig_block_size > 0) {
1231                 fprintf(f, "    get_success_blks=%"PRIu64"\n",
1232                         sum.get_success_blks);
1233                 fprintf(f, "    get_fail_blks=%"PRIu64"\n", sum.get_fail_blks);
1234         }
1235 #else
1236         fprintf(f, "  no statistics available\n");
1237 #endif
1238
1239         rte_mempool_audit(mp);
1240 }
1241
1242 /* dump the status of all mempools on the console */
1243 void
1244 rte_mempool_list_dump(FILE *f)
1245 {
1246         struct rte_mempool *mp = NULL;
1247         struct rte_tailq_entry *te;
1248         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1249
1250         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1251
1252         rte_mcfg_mempool_read_lock();
1253
1254         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
1255                 mp = (struct rte_mempool *) te->data;
1256                 rte_mempool_dump(f, mp);
1257         }
1258
1259         rte_mcfg_mempool_read_unlock();
1260 }
1261
1262 /* search a mempool from its name */
1263 struct rte_mempool *
1264 rte_mempool_lookup(const char *name)
1265 {
1266         struct rte_mempool *mp = NULL;
1267         struct rte_tailq_entry *te;
1268         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1269
1270         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1271
1272         rte_mcfg_mempool_read_lock();
1273
1274         TAILQ_FOREACH(te, mempool_list, next) {
1275                 mp = (struct rte_mempool *) te->data;
1276                 if (strncmp(name, mp->name, RTE_MEMPOOL_NAMESIZE) == 0)
1277                         break;
1278         }
1279
1280         rte_mcfg_mempool_read_unlock();
1281
1282         if (te == NULL) {
1283                 rte_errno = ENOENT;
1284                 return NULL;
1285         }
1286
1287         return mp;
1288 }
1289
1290 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *),
1291                       void *arg)
1292 {
1293         struct rte_tailq_entry *te = NULL;
1294         struct rte_mempool_list *mempool_list;
1295         void *tmp_te;
1296
1297         mempool_list = RTE_TAILQ_CAST(rte_mempool_tailq.head, rte_mempool_list);
1298
1299         rte_mcfg_mempool_read_lock();
1300
1301         TAILQ_FOREACH_SAFE(te, mempool_list, next, tmp_te) {
1302                 (*func)((struct rte_mempool *) te->data, arg);
1303         }
1304
1305         rte_mcfg_mempool_read_unlock();
1306 }