f81152af965cece6ceb653383362f9f6ecb2b8a5
[dpdk.git] / lib / librte_mempool / rte_mempool.h
1 /* SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2  * Copyright(c) 2010-2014 Intel Corporation.
3  * Copyright(c) 2016 6WIND S.A.
4  */
5
6 #ifndef _RTE_MEMPOOL_H_
7 #define _RTE_MEMPOOL_H_
8
9 /**
10  * @file
11  * RTE Mempool.
12  *
13  * A memory pool is an allocator of fixed-size object. It is
14  * identified by its name, and uses a ring to store free objects. It
15  * provides some other optional services, like a per-core object
16  * cache, and an alignment helper to ensure that objects are padded
17  * to spread them equally on all RAM channels, ranks, and so on.
18  *
19  * Objects owned by a mempool should never be added in another
20  * mempool. When an object is freed using rte_mempool_put() or
21  * equivalent, the object data is not modified; the user can save some
22  * meta-data in the object data and retrieve them when allocating a
23  * new object.
24  *
25  * Note: the mempool implementation is not preemptible. An lcore must not be
26  * interrupted by another task that uses the same mempool (because it uses a
27  * ring which is not preemptible). Also, usual mempool functions like
28  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() are designed to be called from an EAL
29  * thread due to the internal per-lcore cache. Due to the lack of caching,
30  * rte_mempool_get() or rte_mempool_put() performance will suffer when called
31  * by non-EAL threads. Instead, non-EAL threads should call
32  * rte_mempool_generic_get() or rte_mempool_generic_put() with a user cache
33  * created with rte_mempool_cache_create().
34  */
35
36 #include <stdio.h>
37 #include <stdlib.h>
38 #include <stdint.h>
39 #include <errno.h>
40 #include <inttypes.h>
41 #include <sys/queue.h>
42
43 #include <rte_config.h>
44 #include <rte_spinlock.h>
45 #include <rte_log.h>
46 #include <rte_debug.h>
47 #include <rte_lcore.h>
48 #include <rte_memory.h>
49 #include <rte_branch_prediction.h>
50 #include <rte_ring.h>
51 #include <rte_memcpy.h>
52 #include <rte_common.h>
53
54 #ifdef __cplusplus
55 extern "C" {
56 #endif
57
58 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE1  0xbadbadbadadd2e55ULL /**< Header cookie. */
59 #define RTE_MEMPOOL_HEADER_COOKIE2  0xf2eef2eedadd2e55ULL /**< Header cookie. */
60 #define RTE_MEMPOOL_TRAILER_COOKIE  0xadd2e55badbadbadULL /**< Trailer cookie.*/
61
62 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
63 /**
64  * A structure that stores the mempool statistics (per-lcore).
65  */
66 struct rte_mempool_debug_stats {
67         uint64_t put_bulk;         /**< Number of puts. */
68         uint64_t put_objs;         /**< Number of objects successfully put. */
69         uint64_t get_success_bulk; /**< Successful allocation number. */
70         uint64_t get_success_objs; /**< Objects successfully allocated. */
71         uint64_t get_fail_bulk;    /**< Failed allocation number. */
72         uint64_t get_fail_objs;    /**< Objects that failed to be allocated. */
73         /** Successful allocation number of contiguous blocks. */
74         uint64_t get_success_blks;
75         /** Failed allocation number of contiguous blocks. */
76         uint64_t get_fail_blks;
77 } __rte_cache_aligned;
78 #endif
79
80 /**
81  * A structure that stores a per-core object cache.
82  */
83 struct rte_mempool_cache {
84         uint32_t size;        /**< Size of the cache */
85         uint32_t flushthresh; /**< Threshold before we flush excess elements */
86         uint32_t len;         /**< Current cache count */
87         /*
88          * Cache is allocated to this size to allow it to overflow in certain
89          * cases to avoid needless emptying of cache.
90          */
91         void *objs[RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE * 3]; /**< Cache objects */
92 } __rte_cache_aligned;
93
94 /**
95  * A structure that stores the size of mempool elements.
96  */
97 struct rte_mempool_objsz {
98         uint32_t elt_size;     /**< Size of an element. */
99         uint32_t header_size;  /**< Size of header (before elt). */
100         uint32_t trailer_size; /**< Size of trailer (after elt). */
101         uint32_t total_size;
102         /**< Total size of an object (header + elt + trailer). */
103 };
104
105 /**< Maximum length of a memory pool's name. */
106 #define RTE_MEMPOOL_NAMESIZE (RTE_RING_NAMESIZE - \
107                               sizeof(RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX) + 1)
108 #define RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "MP_"
109
110 /* "MP_<name>" */
111 #define RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT   RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "%s"
112
113 #define MEMPOOL_PG_SHIFT_MAX    (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 1)
114
115 /** Mempool over one chunk of physically continuous memory */
116 #define MEMPOOL_PG_NUM_DEFAULT  1
117
118 #ifndef RTE_MEMPOOL_ALIGN
119 /**
120  * Alignment of elements inside mempool.
121  */
122 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN       RTE_CACHE_LINE_SIZE
123 #endif
124
125 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK  (RTE_MEMPOOL_ALIGN - 1)
126
127 /**
128  * Mempool object header structure
129  *
130  * Each object stored in mempools are prefixed by this header structure,
131  * it allows to retrieve the mempool pointer from the object and to
132  * iterate on all objects attached to a mempool. When debug is enabled,
133  * a cookie is also added in this structure preventing corruptions and
134  * double-frees.
135  */
136 struct rte_mempool_objhdr {
137         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_objhdr) next; /**< Next in list. */
138         struct rte_mempool *mp;          /**< The mempool owning the object. */
139         RTE_STD_C11
140         union {
141                 rte_iova_t iova;         /**< IO address of the object. */
142                 phys_addr_t physaddr;    /**< deprecated - Physical address of the object. */
143         };
144 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
145         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
146 #endif
147 };
148
149 /**
150  * A list of object headers type
151  */
152 STAILQ_HEAD(rte_mempool_objhdr_list, rte_mempool_objhdr);
153
154 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
155
156 /**
157  * Mempool object trailer structure
158  *
159  * In debug mode, each object stored in mempools are suffixed by this
160  * trailer structure containing a cookie preventing memory corruptions.
161  */
162 struct rte_mempool_objtlr {
163         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
164 };
165
166 #endif
167
168 /**
169  * A list of memory where objects are stored
170  */
171 STAILQ_HEAD(rte_mempool_memhdr_list, rte_mempool_memhdr);
172
173 /**
174  * Callback used to free a memory chunk
175  */
176 typedef void (rte_mempool_memchunk_free_cb_t)(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
177         void *opaque);
178
179 /**
180  * Mempool objects memory header structure
181  *
182  * The memory chunks where objects are stored. Each chunk is virtually
183  * and physically contiguous.
184  */
185 struct rte_mempool_memhdr {
186         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_memhdr) next; /**< Next in list. */
187         struct rte_mempool *mp;  /**< The mempool owning the chunk */
188         void *addr;              /**< Virtual address of the chunk */
189         RTE_STD_C11
190         union {
191                 rte_iova_t iova;       /**< IO address of the chunk */
192                 phys_addr_t phys_addr; /**< Physical address of the chunk */
193         };
194         size_t len;              /**< length of the chunk */
195         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb; /**< Free callback */
196         void *opaque;            /**< Argument passed to the free callback */
197 };
198
199 /**
200  * @warning
201  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
202  *
203  * Additional information about the mempool
204  *
205  * The structure is cache-line aligned to avoid ABI breakages in
206  * a number of cases when something small is added.
207  */
208 struct rte_mempool_info {
209         /** Number of objects in the contiguous block */
210         unsigned int contig_block_size;
211 } __rte_cache_aligned;
212
213 /**
214  * The RTE mempool structure.
215  */
216 struct rte_mempool {
217         /*
218          * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
219          * compatibility requirements, it could be changed to
220          * RTE_MEMPOOL_NAMESIZE next time the ABI changes
221          */
222         char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
223         RTE_STD_C11
224         union {
225                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
226                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
227         };
228         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
229         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
230         unsigned int flags;              /**< Flags of the mempool. */
231         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
232         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
233         uint32_t cache_size;
234         /**< Size of per-lcore default local cache. */
235
236         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
237         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
238         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
239
240         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
241         /**
242          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
243          * structs, which contain callback function pointers.
244          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
245          * to facilitate any secondary processes that may want to use
246          * this mempool.
247          */
248         int32_t ops_index;
249
250         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
251
252         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
253         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
254         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
255         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
256
257 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
258         /** Per-lcore statistics. */
259         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
260 #endif
261 }  __rte_cache_aligned;
262
263 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001 /**< Do not spread among memory channels. */
264 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002 /**< Do not align objs on cache lines.*/
265 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004 /**< Default put is "single-producer".*/
266 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008 /**< Default get is "single-consumer".*/
267 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010 /**< Internal: pool is created. */
268 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG 0x0020 /**< Don't need IOVA contiguous objs. */
269 #define MEMPOOL_F_NO_PHYS_CONTIG MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG /* deprecated */
270
271 /**
272  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
273  *
274  * @param mp
275  *   Pointer to the memory pool.
276  * @param name
277  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
278  * @param n
279  *   Number to add to the object-oriented statistics.
280  */
281 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
282 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
283                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
284                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
285                         mp->stats[__lcore_id].name##_objs += n; \
286                         mp->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1; \
287                 }                                               \
288         } while(0)
289 #define __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
290                 unsigned int __lcore_id = rte_lcore_id();       \
291                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
292                         mp->stats[__lcore_id].name##_blks += n; \
293                         mp->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1; \
294                 }                                               \
295         } while (0)
296 #else
297 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
298 #define __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while (0)
299 #endif
300
301 /**
302  * Calculate the size of the mempool header.
303  *
304  * @param mp
305  *   Pointer to the memory pool.
306  * @param cs
307  *   Size of the per-lcore cache.
308  */
309 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
310         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
311         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
312
313 /* return the header of a mempool object (internal) */
314 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
315 {
316         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
317                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
318 }
319
320 /**
321  * Return a pointer to the mempool owning this object.
322  *
323  * @param obj
324  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
325  *   the behavior is undefined.
326  * @return
327  *   A pointer to the mempool structure.
328  */
329 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
330 {
331         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
332         return hdr->mp;
333 }
334
335 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
336 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
337 {
338         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
339         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
340 }
341
342 /**
343  * @internal Check and update cookies or panic.
344  *
345  * @param mp
346  *   Pointer to the memory pool.
347  * @param obj_table_const
348  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
349  * @param n
350  *   Index of object in object table.
351  * @param free
352  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
353  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
354  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
355  */
356 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
357         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
358
359 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
360 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
361         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
362 #else
363 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
364 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
365
366 /**
367  * @warning
368  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
369  *
370  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
371  *
372  * @param mp
373  *   Pointer to the memory pool.
374  * @param first_obj_table_const
375  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
376  *   object blocks).
377  * @param n
378  *   Number of contiguous object blocks.
379  * @param free
380  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
381  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
382  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
383  */
384 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
385         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
386
387 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
388 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
389                                               free) \
390         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
391                                                 free)
392 #else
393 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
394                                               free) \
395         do {} while (0)
396 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
397
398 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
399
400 /**
401  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
402  *
403  * The function should provide the implementation specific memory for
404  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
405  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
406  * it will most likely point to a different type of data structure, and
407  * will be transparent to the application programmer.
408  * This function should set mp->pool_data.
409  */
410 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
411
412 /**
413  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
414  */
415 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
416
417 /**
418  * Enqueue an object into the external pool.
419  */
420 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
421                 void * const *obj_table, unsigned int n);
422
423 /**
424  * Dequeue an object from the external pool.
425  */
426 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
427                 void **obj_table, unsigned int n);
428
429 /**
430  * @warning
431  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
432  *
433  * Dequeue a number of contiguous object blocks from the external pool.
434  */
435 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
436                  void **first_obj_table, unsigned int n);
437
438 /**
439  * Return the number of available objects in the external pool.
440  */
441 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
442
443 /**
444  * Calculate memory size required to store given number of objects.
445  *
446  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
447  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
448  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
449  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
450  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
451  *
452  * @param[in] mp
453  *   Pointer to the memory pool.
454  * @param[in] obj_num
455  *   Number of objects.
456  * @param[in] pg_shift
457  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
458  * @param[out] min_chunk_size
459  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
460  *   store memory pool objects.
461  * @param[out] align
462  *   Location for required memory chunk alignment.
463  * @return
464  *   Required memory size.
465  */
466 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
467                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
468                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
469
470 /**
471  * @warning
472  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
473  *
474  * @internal Helper to calculate memory size required to store given
475  * number of objects.
476  *
477  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
478  *
479  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
480  * object size including header and trailer and number of objects.
481  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
482  * objects without crossing page boundary.
483  *
484  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
485  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
486  * enough to store at least one object.
487  *
488  * Minimum size of memory chunk is the total element size.
489  * Required memory chunk alignment is the cache line size.
490  *
491  * @param[in] mp
492  *   A pointer to the mempool structure.
493  * @param[in] obj_num
494  *   Number of objects to be added in mempool.
495  * @param[in] pg_shift
496  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
497  * @param[in] chunk_reserve
498  *   Amount of memory that must be reserved at the beginning of each page,
499  *   or at the beginning of the memory area if pg_shift is 0.
500  * @param[out] min_chunk_size
501  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
502  *   store memory pool objects.
503  * @param[out] align
504  *   Location for required memory chunk alignment.
505  * @return
506  *   Required memory size.
507  */
508 __rte_experimental
509 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(const struct rte_mempool *mp,
510                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift, size_t chunk_reserve,
511                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
512
513 /**
514  * Default way to calculate memory size required to store given number of
515  * objects.
516  *
517  * Equivalent to rte_mempool_op_calc_mem_size_helper(mp, obj_num, pg_shift,
518  * 0, min_chunk_size, align).
519  */
520 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
521                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
522                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
523
524 /**
525  * Function to be called for each populated object.
526  *
527  * @param[in] mp
528  *   A pointer to the mempool structure.
529  * @param[in] opaque
530  *   An opaque pointer passed to iterator.
531  * @param[in] vaddr
532  *   Object virtual address.
533  * @param[in] iova
534  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
535  */
536 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
537                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
538
539 /**
540  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
541  *
542  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
543  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
544  *
545  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
546  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
547  * and allocated objects may span two pages.
548  *
549  * @param[in] mp
550  *   A pointer to the mempool structure.
551  * @param[in] max_objs
552  *   Maximum number of objects to be populated.
553  * @param[in] vaddr
554  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
555  * @param[in] iova
556  *   The IO address
557  * @param[in] len
558  *   The length of memory in bytes.
559  * @param[in] obj_cb
560  *   Callback function to be executed for each populated object.
561  * @param[in] obj_cb_arg
562  *   An opaque pointer passed to the callback function.
563  * @return
564  *   The number of objects added on success.
565  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
566  */
567 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
568                 unsigned int max_objs,
569                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
570                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
571
572 /**
573  * Align objects on addresses multiple of total_elt_sz.
574  */
575 #define RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ 0x0001
576
577 /**
578  * @warning
579  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
580  *
581  * @internal Helper to populate memory pool object using provided memory
582  * chunk: just slice objects one by one, taking care of not
583  * crossing page boundaries.
584  *
585  * If RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ is set in flags, the addresses
586  * of object headers will be aligned on a multiple of total_elt_sz.
587  * This feature is used by octeontx hardware.
588  *
589  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
590  *
591  * @param[in] mp
592  *   A pointer to the mempool structure.
593  * @param[in] flags
594  *   Logical OR of following flags:
595  *   - RTE_MEMPOOL_POPULATE_F_ALIGN_OBJ: align objects on addresses
596  *     multiple of total_elt_sz.
597  * @param[in] max_objs
598  *   Maximum number of objects to be added in mempool.
599  * @param[in] vaddr
600  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
601  * @param[in] iova
602  *   The IO address corresponding to vaddr, or RTE_BAD_IOVA.
603  * @param[in] len
604  *   The length of memory in bytes.
605  * @param[in] obj_cb
606  *   Callback function to be executed for each populated object.
607  * @param[in] obj_cb_arg
608  *   An opaque pointer passed to the callback function.
609  * @return
610  *   The number of objects added in mempool.
611  */
612 __rte_experimental
613 int rte_mempool_op_populate_helper(struct rte_mempool *mp,
614                 unsigned int flags, unsigned int max_objs,
615                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
616                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
617
618 /**
619  * Default way to populate memory pool object using provided memory chunk.
620  *
621  * Equivalent to rte_mempool_op_populate_helper(mp, 0, max_objs, vaddr, iova,
622  * len, obj_cb, obj_cb_arg).
623  */
624 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
625                 unsigned int max_objs,
626                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
627                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
628
629 /**
630  * @warning
631  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
632  *
633  * Get some additional information about a mempool.
634  */
635 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
636                 struct rte_mempool_info *info);
637
638
639 /** Structure defining mempool operations structure */
640 struct rte_mempool_ops {
641         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
642         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
643         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
644         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
645         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
646         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
647         /**
648          * Optional callback to calculate memory size required to
649          * store specified number of objects.
650          */
651         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
652         /**
653          * Optional callback to populate mempool objects using
654          * provided memory chunk.
655          */
656         rte_mempool_populate_t populate;
657         /**
658          * Get mempool info
659          */
660         rte_mempool_get_info_t get_info;
661         /**
662          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
663          */
664         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
665 } __rte_cache_aligned;
666
667 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
668
669 /**
670  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
671  * the function pointers for the mempool ops functions.
672  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
673  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
674  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
675  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
676  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
677  */
678 struct rte_mempool_ops_table {
679         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
680         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
681         /**
682          * Storage for all possible ops structs.
683          */
684         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
685 } __rte_cache_aligned;
686
687 /** Array of registered ops structs. */
688 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
689
690 /**
691  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
692  *
693  * @param ops_index
694  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
695  *   index: (0 <= idx < num_ops).
696  * @return
697  *   The pointer to the ops struct in the table.
698  */
699 static inline struct rte_mempool_ops *
700 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
701 {
702         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
703
704         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
705 }
706
707 /**
708  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
709  *
710  * @param mp
711  *   Pointer to the memory pool.
712  * @return
713  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
714  *   - <0: Error; code of alloc function.
715  */
716 int
717 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
718
719 /**
720  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
721  *
722  * @param mp
723  *   Pointer to the memory pool.
724  * @param obj_table
725  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
726  * @param n
727  *   Number of objects to get.
728  * @return
729  *   - 0: Success; got n objects.
730  *   - <0: Error; code of dequeue function.
731  */
732 static inline int
733 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
734                 void **obj_table, unsigned n)
735 {
736         struct rte_mempool_ops *ops;
737
738         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
739         return ops->dequeue(mp, obj_table, n);
740 }
741
742 /**
743  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
744  *
745  * @param[in] mp
746  *   Pointer to the memory pool.
747  * @param[out] first_obj_table
748  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
749  * @param[in] n
750  *   Number of blocks to get.
751  * @return
752  *   - 0: Success; got n objects.
753  *   - <0: Error; code of dequeue function.
754  */
755 static inline int
756 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
757                 void **first_obj_table, unsigned int n)
758 {
759         struct rte_mempool_ops *ops;
760
761         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
762         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
763         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
764 }
765
766 /**
767  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
768  *
769  * @param mp
770  *   Pointer to the memory pool.
771  * @param obj_table
772  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
773  * @param n
774  *   Number of objects to put.
775  * @return
776  *   - 0: Success; n objects supplied.
777  *   - <0: Error; code of enqueue function.
778  */
779 static inline int
780 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
781                 unsigned n)
782 {
783         struct rte_mempool_ops *ops;
784
785         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
786         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
787 }
788
789 /**
790  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
791  *
792  * @param mp
793  *   Pointer to the memory pool.
794  * @return
795  *   The number of available objects in the external pool.
796  */
797 unsigned
798 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
799
800 /**
801  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
802  * API to calculate size of memory required to store specified number of
803  * object.
804  *
805  * @param[in] mp
806  *   Pointer to the memory pool.
807  * @param[in] obj_num
808  *   Number of objects.
809  * @param[in] pg_shift
810  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
811  * @param[out] min_chunk_size
812  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
813  *   store memory pool objects.
814  * @param[out] align
815  *   Location for required memory chunk alignment.
816  * @return
817  *   Required memory size aligned at page boundary.
818  */
819 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
820                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
821                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
822
823 /**
824  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
825  *
826  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
827  *
828  * @param[in] mp
829  *   A pointer to the mempool structure.
830  * @param[in] max_objs
831  *   Maximum number of objects to be populated.
832  * @param[in] vaddr
833  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
834  * @param[in] iova
835  *   The IO address
836  * @param[in] len
837  *   The length of memory in bytes.
838  * @param[in] obj_cb
839  *   Callback function to be executed for each populated object.
840  * @param[in] obj_cb_arg
841  *   An opaque pointer passed to the callback function.
842  * @return
843  *   The number of objects added on success.
844  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
845  */
846 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
847                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
848                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
849                              void *obj_cb_arg);
850
851 /**
852  * @warning
853  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
854  *
855  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
856  *
857  * @param[in] mp
858  *   Pointer to the memory pool.
859  * @param[out] info
860  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
861  * @return
862  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
863  *        mempool information
864  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
865  */
866 __rte_experimental
867 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
868                          struct rte_mempool_info *info);
869
870 /**
871  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
872  *
873  * @param mp
874  *   Pointer to the memory pool.
875  */
876 void
877 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
878
879 /**
880  * Set the ops of a mempool.
881  *
882  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
883  * a call to rte_mempool_create_empty().
884  *
885  * @param mp
886  *   Pointer to the memory pool.
887  * @param name
888  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
889  * @param pool_config
890  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
891  * @return
892  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
893  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
894  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
895  */
896 int
897 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
898                 void *pool_config);
899
900 /**
901  * Register mempool operations.
902  *
903  * @param ops
904  *   Pointer to an ops structure to register.
905  * @return
906  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
907  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
908  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
909  */
910 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
911
912 /**
913  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
914  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
915  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
916  */
917 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                               \
918         RTE_INIT(mp_hdlr_init_##ops)                            \
919         {                                                       \
920                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
921         }
922
923 /**
924  * An object callback function for mempool.
925  *
926  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
927  */
928 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
929                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
930 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
931
932 /**
933  * A memory callback function for mempool.
934  *
935  * Used by rte_mempool_mem_iter().
936  */
937 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
938                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
939                 unsigned mem_idx);
940
941 /**
942  * A mempool constructor callback function.
943  *
944  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
945  * rte_mempool_create().
946  */
947 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
948
949 /**
950  * Create a new mempool named *name* in memory.
951  *
952  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
953  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
954  *
955  * @param name
956  *   The name of the mempool.
957  * @param n
958  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
959  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
960  *   n = (2^q - 1).
961  * @param elt_size
962  *   The size of each element.
963  * @param cache_size
964  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
965  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
966  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
967  *   CONFIG_RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
968  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
969  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
970  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
971  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
972  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
973  *   avoid losing objects in cache.
974  * @param private_data_size
975  *   The size of the private data appended after the mempool
976  *   structure. This is useful for storing some private data after the
977  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
978  * @param mp_init
979  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
980  *   before object initialization. The user can initialize the private
981  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
982  *   not needed.
983  * @param mp_init_arg
984  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
985  *   constructor function.
986  * @param obj_init
987  *   A function pointer that is called for each object at
988  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
989  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
990  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
991  *   the object pointer and the object number as parameters.
992  * @param obj_init_arg
993  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
994  *   each call to the object constructor function.
995  * @param socket_id
996  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
997  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
998  *   constraint for the reserved zone.
999  * @param flags
1000  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
1001  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
1002  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
1003  *     between objects depending on the hardware configuration. See
1004  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
1005  *     the allocator will just align them to a cache line.
1006  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
1007  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
1008  *     padding will be present between objects. This flag implies
1009  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
1010  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
1011  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
1012  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
1013  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
1014  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
1015  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
1016  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
1017  *     necessarily be contiguous in IO memory.
1018  * @return
1019  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1020  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1021  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
1022  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
1023  *    - EINVAL - cache size provided is too large
1024  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
1025  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
1026  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
1027  */
1028 struct rte_mempool *
1029 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1030                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1031                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1032                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1033                    int socket_id, unsigned flags);
1034
1035 /**
1036  * Create an empty mempool
1037  *
1038  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1039  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1040  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1041  * populated, the user may also want to initialize each object with
1042  * rte_mempool_obj_iter().
1043  *
1044  * @param name
1045  *   The name of the mempool.
1046  * @param n
1047  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1048  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1049  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1050  * @param elt_size
1051  *   The size of each element.
1052  * @param cache_size
1053  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1054  * @param private_data_size
1055  *   The size of the private data appended after the mempool
1056  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1057  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1058  * @param socket_id
1059  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1060  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1061  *   constraint for the reserved zone.
1062  * @param flags
1063  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1064  *   rte_mempool_create() for details.
1065  * @return
1066  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1067  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1068  */
1069 struct rte_mempool *
1070 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1071         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1072         int socket_id, unsigned flags);
1073 /**
1074  * Free a mempool
1075  *
1076  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1077  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1078  * other cores as they will be freed.
1079  *
1080  * @param mp
1081  *   A pointer to the mempool structure.
1082  */
1083 void
1084 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1085
1086 /**
1087  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1088  *
1089  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1090  * where objects can be instantiated.
1091  *
1092  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1093  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1094  * and allocated objects may span two pages.
1095  *
1096  * @param mp
1097  *   A pointer to the mempool structure.
1098  * @param vaddr
1099  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1100  * @param iova
1101  *   The IO address
1102  * @param len
1103  *   The length of memory in bytes.
1104  * @param free_cb
1105  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1106  * @param opaque
1107  *   An opaque argument passed to free_cb.
1108  * @return
1109  *   The number of objects added on success.
1110  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1111  *   mempool and a negative errno is returned.
1112  */
1113 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1114         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1115         void *opaque);
1116
1117 /**
1118  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1119  *
1120  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1121  * be instantiated.
1122  *
1123  * @param mp
1124  *   A pointer to the mempool structure.
1125  * @param addr
1126  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1127  * @param len
1128  *   The length of memory in bytes.
1129  * @param pg_sz
1130  *   The size of memory pages in this virtual area.
1131  * @param free_cb
1132  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1133  * @param opaque
1134  *   An opaque argument passed to free_cb.
1135  * @return
1136  *   The number of objects added on success.
1137  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1138  *   mempool and a negative errno is returned.
1139  */
1140 int
1141 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1142         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1143         void *opaque);
1144
1145 /**
1146  * Add memory for objects in the pool at init
1147  *
1148  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1149  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1150  *
1151  * @param mp
1152  *   A pointer to the mempool structure.
1153  * @return
1154  *   The number of objects added on success.
1155  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1156  *   mempool and a negative errno is returned.
1157  */
1158 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1159
1160 /**
1161  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1162  *
1163  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1164  * memory to store the objects of the mempool.
1165  *
1166  * @param mp
1167  *   A pointer to the mempool structure.
1168  * @return
1169  *   The number of objects added on success.
1170  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1171  *   mempool and a negative errno is returned.
1172  */
1173 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1174
1175 /**
1176  * Call a function for each mempool element
1177  *
1178  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1179  * callback function on it.
1180  *
1181  * @param mp
1182  *   A pointer to an initialized mempool.
1183  * @param obj_cb
1184  *   A function pointer that is called for each object.
1185  * @param obj_cb_arg
1186  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1187  * @return
1188  *   Number of objects iterated.
1189  */
1190 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1191         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1192
1193 /**
1194  * Call a function for each mempool memory chunk
1195  *
1196  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1197  * the callback function on it.
1198  *
1199  * @param mp
1200  *   A pointer to an initialized mempool.
1201  * @param mem_cb
1202  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1203  * @param mem_cb_arg
1204  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1205  * @return
1206  *   Number of memory chunks iterated.
1207  */
1208 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1209         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1210
1211 /**
1212  * Dump the status of the mempool to a file.
1213  *
1214  * @param f
1215  *   A pointer to a file for output
1216  * @param mp
1217  *   A pointer to the mempool structure.
1218  */
1219 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1220
1221 /**
1222  * Create a user-owned mempool cache.
1223  *
1224  * This can be used by non-EAL threads to enable caching when they
1225  * interact with a mempool.
1226  *
1227  * @param size
1228  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1229  *   parameter description for more information. The same limits and
1230  *   considerations apply here too.
1231  * @param socket_id
1232  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1233  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1234  */
1235 struct rte_mempool_cache *
1236 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1237
1238 /**
1239  * Free a user-owned mempool cache.
1240  *
1241  * @param cache
1242  *   A pointer to the mempool cache.
1243  */
1244 void
1245 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1246
1247 /**
1248  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1249  *
1250  * @param mp
1251  *   A pointer to the mempool structure.
1252  * @param lcore_id
1253  *   The logical core id.
1254  * @return
1255  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or non-EAL thread.
1256  */
1257 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1258 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1259 {
1260         if (mp->cache_size == 0)
1261                 return NULL;
1262
1263         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1264                 return NULL;
1265
1266         return &mp->local_cache[lcore_id];
1267 }
1268
1269 /**
1270  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1271  *
1272  * @param cache
1273  *   A pointer to the mempool cache.
1274  * @param mp
1275  *   A pointer to the mempool.
1276  */
1277 static __rte_always_inline void
1278 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1279                         struct rte_mempool *mp)
1280 {
1281         if (cache == NULL)
1282                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1283         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1284                 return;
1285         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1286         cache->len = 0;
1287 }
1288
1289 /**
1290  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1291  * @param mp
1292  *   A pointer to the mempool structure.
1293  * @param obj_table
1294  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1295  * @param n
1296  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1297  *   positive.
1298  * @param cache
1299  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1300  */
1301 static __rte_always_inline void
1302 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1303                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1304 {
1305         void **cache_objs;
1306
1307         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1308         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put, n);
1309
1310         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1311         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1312                 goto ring_enqueue;
1313
1314         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1315
1316         /*
1317          * The cache follows the following algorithm
1318          *   1. Add the objects to the cache
1319          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1320          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1321          */
1322
1323         /* Add elements back into the cache */
1324         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1325
1326         cache->len += n;
1327
1328         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1329                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1330                                 cache->len - cache->size);
1331                 cache->len = cache->size;
1332         }
1333
1334         return;
1335
1336 ring_enqueue:
1337
1338         /* push remaining objects in ring */
1339 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1340         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1341                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1342 #else
1343         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1344 #endif
1345 }
1346
1347
1348 /**
1349  * Put several objects back in the mempool.
1350  *
1351  * @param mp
1352  *   A pointer to the mempool structure.
1353  * @param obj_table
1354  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1355  * @param n
1356  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1357  * @param cache
1358  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1359  */
1360 static __rte_always_inline void
1361 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1362                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1363 {
1364         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1365         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1366 }
1367
1368 /**
1369  * Put several objects back in the mempool.
1370  *
1371  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1372  * version depending on the default behavior that was specified at
1373  * mempool creation time (see flags).
1374  *
1375  * @param mp
1376  *   A pointer to the mempool structure.
1377  * @param obj_table
1378  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1379  * @param n
1380  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1381  */
1382 static __rte_always_inline void
1383 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1384                      unsigned int n)
1385 {
1386         struct rte_mempool_cache *cache;
1387         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1388         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1389 }
1390
1391 /**
1392  * Put one object back in the mempool.
1393  *
1394  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1395  * version depending on the default behavior that was specified at
1396  * mempool creation time (see flags).
1397  *
1398  * @param mp
1399  *   A pointer to the mempool structure.
1400  * @param obj
1401  *   A pointer to the object to be added.
1402  */
1403 static __rte_always_inline void
1404 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1405 {
1406         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1407 }
1408
1409 /**
1410  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1411  * @param mp
1412  *   A pointer to the mempool structure.
1413  * @param obj_table
1414  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1415  * @param n
1416  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1417  * @param cache
1418  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1419  * @return
1420  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1421  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1422  */
1423 static __rte_always_inline int
1424 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1425                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1426 {
1427         int ret;
1428         uint32_t index, len;
1429         void **cache_objs;
1430
1431         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1432         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1433                 goto ring_dequeue;
1434
1435         cache_objs = cache->objs;
1436
1437         /* Can this be satisfied from the cache? */
1438         if (cache->len < n) {
1439                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1440                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1441
1442                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1443                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1444                         &cache->objs[cache->len], req);
1445                 if (unlikely(ret < 0)) {
1446                         /*
1447                          * In the off chance that we are buffer constrained,
1448                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1449                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1450                          * buffers.
1451                          */
1452                         goto ring_dequeue;
1453                 }
1454
1455                 cache->len += req;
1456         }
1457
1458         /* Now fill in the response ... */
1459         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1460                 *obj_table = cache_objs[len];
1461
1462         cache->len -= n;
1463
1464         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1465
1466         return 0;
1467
1468 ring_dequeue:
1469
1470         /* get remaining objects from ring */
1471         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1472
1473         if (ret < 0)
1474                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail, n);
1475         else
1476                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1477
1478         return ret;
1479 }
1480
1481 /**
1482  * Get several objects from the mempool.
1483  *
1484  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1485  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1486  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1487  * lcores are full.
1488  *
1489  * @param mp
1490  *   A pointer to the mempool structure.
1491  * @param obj_table
1492  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1493  * @param n
1494  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1495  * @param cache
1496  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1497  * @return
1498  *   - 0: Success; objects taken.
1499  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1500  */
1501 static __rte_always_inline int
1502 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1503                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1504 {
1505         int ret;
1506         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1507         if (ret == 0)
1508                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1509         return ret;
1510 }
1511
1512 /**
1513  * Get several objects from the mempool.
1514  *
1515  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1516  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1517  * mempool creation time (see flags).
1518  *
1519  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1520  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1521  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1522  * lcores are full.
1523  *
1524  * @param mp
1525  *   A pointer to the mempool structure.
1526  * @param obj_table
1527  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1528  * @param n
1529  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1530  * @return
1531  *   - 0: Success; objects taken
1532  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1533  */
1534 static __rte_always_inline int
1535 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1536 {
1537         struct rte_mempool_cache *cache;
1538         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1539         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1540 }
1541
1542 /**
1543  * Get one object from the mempool.
1544  *
1545  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1546  * version, depending on the default behavior that was specified at
1547  * mempool creation (see flags).
1548  *
1549  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1550  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1551  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1552  * lcores are full.
1553  *
1554  * @param mp
1555  *   A pointer to the mempool structure.
1556  * @param obj_p
1557  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1558  * @return
1559  *   - 0: Success; objects taken.
1560  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1561  */
1562 static __rte_always_inline int
1563 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1564 {
1565         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1566 }
1567
1568 /**
1569  * @warning
1570  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
1571  *
1572  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1573  *
1574  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1575  * as soon as possible.
1576  *
1577  * The application should check that the driver supports the operation
1578  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1579  * is not zero.
1580  *
1581  * @param mp
1582  *   A pointer to the mempool structure.
1583  * @param first_obj_table
1584  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1585  * @param n
1586  *   The number of blocks to get from mempool.
1587  * @return
1588  *   - 0: Success; blocks taken.
1589  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1590  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1591  */
1592 static __rte_always_inline int
1593 __rte_experimental
1594 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1595                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1596 {
1597         int ret;
1598
1599         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1600         if (ret == 0) {
1601                 __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1602                 __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table, n,
1603                                                       1);
1604         } else {
1605                 __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, get_fail, n);
1606         }
1607
1608         return ret;
1609 }
1610
1611 /**
1612  * Return the number of entries in the mempool.
1613  *
1614  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1615  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1616  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1617  *
1618  * @param mp
1619  *   A pointer to the mempool structure.
1620  * @return
1621  *   The number of entries in the mempool.
1622  */
1623 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1624
1625 /**
1626  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1627  *
1628  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1629  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1630  * debug purposes.
1631  *
1632  * @param mp
1633  *   A pointer to the mempool structure.
1634  * @return
1635  *   The number of free entries in the mempool.
1636  */
1637 unsigned int
1638 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1639
1640 /**
1641  * Test if the mempool is full.
1642  *
1643  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1644  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1645  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1646  *
1647  * @param mp
1648  *   A pointer to the mempool structure.
1649  * @return
1650  *   - 1: The mempool is full.
1651  *   - 0: The mempool is not full.
1652  */
1653 static inline int
1654 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1655 {
1656         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size);
1657 }
1658
1659 /**
1660  * Test if the mempool is empty.
1661  *
1662  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1663  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1664  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1665  *
1666  * @param mp
1667  *   A pointer to the mempool structure.
1668  * @return
1669  *   - 1: The mempool is empty.
1670  *   - 0: The mempool is not empty.
1671  */
1672 static inline int
1673 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1674 {
1675         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == 0);
1676 }
1677
1678 /**
1679  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1680  *
1681  * @param elt
1682  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1683  * @return
1684  *   The IO address of the elt element.
1685  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1686  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1687  */
1688 static inline rte_iova_t
1689 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1690 {
1691         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1692         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1693                 sizeof(*hdr));
1694         return hdr->iova;
1695 }
1696
1697 /**
1698  * Check the consistency of mempool objects.
1699  *
1700  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1701  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1702  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1703  *
1704  * @param mp
1705  *   A pointer to the mempool structure.
1706  */
1707 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1708
1709 /**
1710  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1711  *
1712  * @param mp
1713  *   A pointer to the mempool structure.
1714  * @return
1715  *   A pointer to the private data.
1716  */
1717 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1718 {
1719         return (char *)mp +
1720                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1721 }
1722
1723 /**
1724  * Dump the status of all mempools on the console
1725  *
1726  * @param f
1727  *   A pointer to a file for output
1728  */
1729 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1730
1731 /**
1732  * Search a mempool from its name
1733  *
1734  * @param name
1735  *   The name of the mempool.
1736  * @return
1737  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1738  *   NULL on error
1739  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1740  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1741  *
1742  */
1743 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1744
1745 /**
1746  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1747  *
1748  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1749  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1750  *
1751  * @param elt_size
1752  *   The size of each element, without header and trailer.
1753  * @param flags
1754  *   The flags used for the mempool creation.
1755  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1756  *   The size of each element.
1757  * @param sz
1758  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1759  * @return
1760  *   Total size of the mempool object.
1761  */
1762 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1763         struct rte_mempool_objsz *sz);
1764
1765 /**
1766  * Walk list of all memory pools
1767  *
1768  * @param func
1769  *   Iterator function
1770  * @param arg
1771  *   Argument passed to iterator
1772  */
1773 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1774                       void *arg);
1775
1776 /**
1777  * @warning
1778  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
1779  *
1780  * @internal Get page size used for mempool object allocation.
1781  * This function is internal to mempool library and mempool drivers.
1782  */
1783 __rte_experimental
1784 int
1785 rte_mempool_get_page_size(struct rte_mempool *mp, size_t *pg_sz);
1786
1787 #ifdef __cplusplus
1788 }
1789 #endif
1790
1791 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */