mempool: add op to calculate memory size to be allocated
[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 } __rte_cache_aligned;
74 #endif
75
76 /**
77  * A structure that stores a per-core object cache.
78  */
79 struct rte_mempool_cache {
80         uint32_t size;        /**< Size of the cache */
81         uint32_t flushthresh; /**< Threshold before we flush excess elements */
82         uint32_t len;         /**< Current cache count */
83         /*
84          * Cache is allocated to this size to allow it to overflow in certain
85          * cases to avoid needless emptying of cache.
86          */
87         void *objs[RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE * 3]; /**< Cache objects */
88 } __rte_cache_aligned;
89
90 /**
91  * A structure that stores the size of mempool elements.
92  */
93 struct rte_mempool_objsz {
94         uint32_t elt_size;     /**< Size of an element. */
95         uint32_t header_size;  /**< Size of header (before elt). */
96         uint32_t trailer_size; /**< Size of trailer (after elt). */
97         uint32_t total_size;
98         /**< Total size of an object (header + elt + trailer). */
99 };
100
101 /**< Maximum length of a memory pool's name. */
102 #define RTE_MEMPOOL_NAMESIZE (RTE_RING_NAMESIZE - \
103                               sizeof(RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX) + 1)
104 #define RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "MP_"
105
106 /* "MP_<name>" */
107 #define RTE_MEMPOOL_MZ_FORMAT   RTE_MEMPOOL_MZ_PREFIX "%s"
108
109 #define MEMPOOL_PG_SHIFT_MAX    (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 1)
110
111 /** Mempool over one chunk of physically continuous memory */
112 #define MEMPOOL_PG_NUM_DEFAULT  1
113
114 #ifndef RTE_MEMPOOL_ALIGN
115 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN       RTE_CACHE_LINE_SIZE
116 #endif
117
118 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK  (RTE_MEMPOOL_ALIGN - 1)
119
120 /**
121  * Mempool object header structure
122  *
123  * Each object stored in mempools are prefixed by this header structure,
124  * it allows to retrieve the mempool pointer from the object and to
125  * iterate on all objects attached to a mempool. When debug is enabled,
126  * a cookie is also added in this structure preventing corruptions and
127  * double-frees.
128  */
129 struct rte_mempool_objhdr {
130         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_objhdr) next; /**< Next in list. */
131         struct rte_mempool *mp;          /**< The mempool owning the object. */
132         RTE_STD_C11
133         union {
134                 rte_iova_t iova;         /**< IO address of the object. */
135                 phys_addr_t physaddr;    /**< deprecated - Physical address of the object. */
136         };
137 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
138         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
139 #endif
140 };
141
142 /**
143  * A list of object headers type
144  */
145 STAILQ_HEAD(rte_mempool_objhdr_list, rte_mempool_objhdr);
146
147 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
148
149 /**
150  * Mempool object trailer structure
151  *
152  * In debug mode, each object stored in mempools are suffixed by this
153  * trailer structure containing a cookie preventing memory corruptions.
154  */
155 struct rte_mempool_objtlr {
156         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
157 };
158
159 #endif
160
161 /**
162  * A list of memory where objects are stored
163  */
164 STAILQ_HEAD(rte_mempool_memhdr_list, rte_mempool_memhdr);
165
166 /**
167  * Callback used to free a memory chunk
168  */
169 typedef void (rte_mempool_memchunk_free_cb_t)(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
170         void *opaque);
171
172 /**
173  * Mempool objects memory header structure
174  *
175  * The memory chunks where objects are stored. Each chunk is virtually
176  * and physically contiguous.
177  */
178 struct rte_mempool_memhdr {
179         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_memhdr) next; /**< Next in list. */
180         struct rte_mempool *mp;  /**< The mempool owning the chunk */
181         void *addr;              /**< Virtual address of the chunk */
182         RTE_STD_C11
183         union {
184                 rte_iova_t iova;       /**< IO address of the chunk */
185                 phys_addr_t phys_addr; /**< Physical address of the chunk */
186         };
187         size_t len;              /**< length of the chunk */
188         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb; /**< Free callback */
189         void *opaque;            /**< Argument passed to the free callback */
190 };
191
192 /**
193  * The RTE mempool structure.
194  */
195 struct rte_mempool {
196         /*
197          * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
198          * compatibility requirements, it could be changed to
199          * RTE_MEMPOOL_NAMESIZE next time the ABI changes
200          */
201         char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
202         RTE_STD_C11
203         union {
204                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
205                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
206         };
207         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
208         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
209         unsigned int flags;              /**< Flags of the mempool. */
210         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
211         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
212         uint32_t cache_size;
213         /**< Size of per-lcore default local cache. */
214
215         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
216         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
217         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
218
219         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
220         /**
221          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
222          * structs, which contain callback function pointers.
223          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
224          * to facilitate any secondary processes that may want to use
225          * this mempool.
226          */
227         int32_t ops_index;
228
229         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
230
231         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
232         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
233         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
234         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
235
236 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
237         /** Per-lcore statistics. */
238         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
239 #endif
240 }  __rte_cache_aligned;
241
242 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001 /**< Do not spread among memory channels. */
243 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002 /**< Do not align objs on cache lines.*/
244 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004 /**< Default put is "single-producer".*/
245 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008 /**< Default get is "single-consumer".*/
246 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010 /**< Internal: pool is created. */
247 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG 0x0020 /**< Don't need IOVA contiguous objs. */
248 #define MEMPOOL_F_NO_PHYS_CONTIG MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG /* deprecated */
249 /**
250  * This capability flag is advertised by a mempool handler, if the whole
251  * memory area containing the objects must be physically contiguous.
252  * Note: This flag should not be passed by application.
253  */
254 #define MEMPOOL_F_CAPA_PHYS_CONTIG 0x0040
255 /**
256  * This capability flag is advertised by a mempool handler. Used for a case
257  * where mempool driver wants object start address(vaddr) aligned to block
258  * size(/ total element size).
259  *
260  * Note:
261  * - This flag should not be passed by application.
262  *   Flag used for mempool driver only.
263  * - Mempool driver must also set MEMPOOL_F_CAPA_PHYS_CONTIG flag along with
264  *   MEMPOOL_F_CAPA_BLK_ALIGNED_OBJECTS.
265  */
266 #define MEMPOOL_F_CAPA_BLK_ALIGNED_OBJECTS 0x0080
267
268 /**
269  * @internal When debug is enabled, store some statistics.
270  *
271  * @param mp
272  *   Pointer to the memory pool.
273  * @param name
274  *   Name of the statistics field to increment in the memory pool.
275  * @param n
276  *   Number to add to the object-oriented statistics.
277  */
278 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
279 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
280                 unsigned __lcore_id = rte_lcore_id();           \
281                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
282                         mp->stats[__lcore_id].name##_objs += n; \
283                         mp->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1; \
284                 }                                               \
285         } while(0)
286 #else
287 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
288 #endif
289
290 /**
291  * Calculate the size of the mempool header.
292  *
293  * @param mp
294  *   Pointer to the memory pool.
295  * @param cs
296  *   Size of the per-lcore cache.
297  */
298 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
299         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
300         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
301
302 /* return the header of a mempool object (internal) */
303 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
304 {
305         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
306                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
307 }
308
309 /**
310  * Return a pointer to the mempool owning this object.
311  *
312  * @param obj
313  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
314  *   the behavior is undefined.
315  * @return
316  *   A pointer to the mempool structure.
317  */
318 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
319 {
320         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
321         return hdr->mp;
322 }
323
324 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
325 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
326 {
327         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
328         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
329 }
330
331 /**
332  * @internal Check and update cookies or panic.
333  *
334  * @param mp
335  *   Pointer to the memory pool.
336  * @param obj_table_const
337  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
338  * @param n
339  *   Index of object in object table.
340  * @param free
341  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
342  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
343  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
344  */
345 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
346         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
347
348 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
349 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
350         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
351 #else
352 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
353 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
354
355 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
356
357 /**
358  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
359  *
360  * The function should provide the implementation specific memory for
361  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
362  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
363  * it will most likely point to a different type of data structure, and
364  * will be transparent to the application programmer.
365  * This function should set mp->pool_data.
366  */
367 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
368
369 /**
370  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
371  */
372 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
373
374 /**
375  * Enqueue an object into the external pool.
376  */
377 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
378                 void * const *obj_table, unsigned int n);
379
380 /**
381  * Dequeue an object from the external pool.
382  */
383 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
384                 void **obj_table, unsigned int n);
385
386 /**
387  * Return the number of available objects in the external pool.
388  */
389 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
390
391 /**
392  * Get the mempool capabilities.
393  */
394 typedef int (*rte_mempool_get_capabilities_t)(const struct rte_mempool *mp,
395                 unsigned int *flags);
396
397 /**
398  * Notify new memory area to mempool.
399  */
400 typedef int (*rte_mempool_ops_register_memory_area_t)
401 (const struct rte_mempool *mp, char *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len);
402
403 /**
404  * Calculate memory size required to store given number of objects.
405  *
406  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
407  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
408  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
409  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
410  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
411  *
412  * @param[in] mp
413  *   Pointer to the memory pool.
414  * @param[in] obj_num
415  *   Number of objects.
416  * @param[in] pg_shift
417  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
418  * @param[out] min_chunk_size
419  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
420  *   store memory pool objects.
421  * @param[out] align
422  *   Location for required memory chunk alignment.
423  * @return
424  *   Required memory size aligned at page boundary.
425  */
426 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
427                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
428                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
429
430 /**
431  * Default way to calculate memory size required to store given number of
432  * objects.
433  *
434  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
435  * object size including header and trailer and number of objects.
436  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
437  * objects without crossing page boundary.
438  *
439  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
440  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
441  * enough to store at least one object.
442  *
443  * If mempool driver requires object addresses to be block size aligned
444  * (MEMPOOL_F_CAPA_BLK_ALIGNED_OBJECTS), space for one extra element is
445  * reserved to be able to meet the requirement.
446  *
447  * Minimum size of memory chunk is either all required space, if
448  * capabilities say that whole memory area must be physically contiguous
449  * (MEMPOOL_F_CAPA_PHYS_CONTIG), or a maximum of the page size and total
450  * element size.
451  *
452  * Required memory chunk alignment is a maximum of page size and cache
453  * line size.
454  */
455 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
456                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
457                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
458
459 /** Structure defining mempool operations structure */
460 struct rte_mempool_ops {
461         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
462         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
463         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
464         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
465         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
466         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
467         /**
468          * Get the mempool capabilities
469          */
470         rte_mempool_get_capabilities_t get_capabilities;
471         /**
472          * Notify new memory area to mempool
473          */
474         rte_mempool_ops_register_memory_area_t register_memory_area;
475         /**
476          * Optional callback to calculate memory size required to
477          * store specified number of objects.
478          */
479         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
480 } __rte_cache_aligned;
481
482 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
483
484 /**
485  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
486  * the function pointers for the mempool ops functions.
487  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
488  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
489  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
490  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
491  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
492  */
493 struct rte_mempool_ops_table {
494         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
495         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
496         /**
497          * Storage for all possible ops structs.
498          */
499         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
500 } __rte_cache_aligned;
501
502 /** Array of registered ops structs. */
503 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
504
505 /**
506  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
507  *
508  * @param ops_index
509  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
510  *   index: (0 <= idx < num_ops).
511  * @return
512  *   The pointer to the ops struct in the table.
513  */
514 static inline struct rte_mempool_ops *
515 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
516 {
517         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
518
519         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
520 }
521
522 /**
523  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
524  *
525  * @param mp
526  *   Pointer to the memory pool.
527  * @return
528  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
529  *   - <0: Error; code of alloc function.
530  */
531 int
532 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
533
534 /**
535  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
536  *
537  * @param mp
538  *   Pointer to the memory pool.
539  * @param obj_table
540  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
541  * @param n
542  *   Number of objects to get.
543  * @return
544  *   - 0: Success; got n objects.
545  *   - <0: Error; code of dequeue function.
546  */
547 static inline int
548 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
549                 void **obj_table, unsigned n)
550 {
551         struct rte_mempool_ops *ops;
552
553         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
554         return ops->dequeue(mp, obj_table, n);
555 }
556
557 /**
558  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
559  *
560  * @param mp
561  *   Pointer to the memory pool.
562  * @param obj_table
563  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
564  * @param n
565  *   Number of objects to put.
566  * @return
567  *   - 0: Success; n objects supplied.
568  *   - <0: Error; code of enqueue function.
569  */
570 static inline int
571 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
572                 unsigned n)
573 {
574         struct rte_mempool_ops *ops;
575
576         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
577         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
578 }
579
580 /**
581  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
582  *
583  * @param mp
584  *   Pointer to the memory pool.
585  * @return
586  *   The number of available objects in the external pool.
587  */
588 unsigned
589 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
590
591 /**
592  * @internal wrapper for mempool_ops get_capabilities callback.
593  *
594  * @param mp [in]
595  *   Pointer to the memory pool.
596  * @param flags [out]
597  *   Pointer to the mempool flags.
598  * @return
599  *   - 0: Success; The mempool driver has advertised his pool capabilities in
600  *   flags param.
601  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_capabilities ops (valid case).
602  *   - Otherwise, pool create fails.
603  */
604 int
605 rte_mempool_ops_get_capabilities(const struct rte_mempool *mp,
606                                         unsigned int *flags);
607 /**
608  * @internal wrapper for mempool_ops register_memory_area callback.
609  * API to notify the mempool handler when a new memory area is added to pool.
610  *
611  * @param mp
612  *   Pointer to the memory pool.
613  * @param vaddr
614  *   Pointer to the buffer virtual address.
615  * @param iova
616  *   Pointer to the buffer IO address.
617  * @param len
618  *   Pool size.
619  * @return
620  *   - 0: Success;
621  *   - -ENOTSUP - doesn't support register_memory_area ops (valid error case).
622  *   - Otherwise, rte_mempool_populate_phys fails thus pool create fails.
623  */
624 int
625 rte_mempool_ops_register_memory_area(const struct rte_mempool *mp,
626                                 char *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len);
627
628 /**
629  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
630  * API to calculate size of memory required to store specified number of
631  * object.
632  *
633  * @param[in] mp
634  *   Pointer to the memory pool.
635  * @param[in] obj_num
636  *   Number of objects.
637  * @param[in] pg_shift
638  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
639  * @param[out] min_chunk_size
640  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
641  *   store memory pool objects.
642  * @param[out] align
643  *   Location for required memory chunk alignment.
644  * @return
645  *   Required memory size aligned at page boundary.
646  */
647 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
648                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
649                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
650
651 /**
652  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
653  *
654  * @param mp
655  *   Pointer to the memory pool.
656  */
657 void
658 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
659
660 /**
661  * Set the ops of a mempool.
662  *
663  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
664  * a call to rte_mempool_create_empty().
665  *
666  * @param mp
667  *   Pointer to the memory pool.
668  * @param name
669  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
670  * @param pool_config
671  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
672  * @return
673  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
674  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
675  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
676  */
677 int
678 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
679                 void *pool_config);
680
681 /**
682  * Register mempool operations.
683  *
684  * @param ops
685  *   Pointer to an ops structure to register.
686  * @return
687  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
688  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
689  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
690  */
691 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
692
693 /**
694  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
695  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
696  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
697  */
698 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                                       \
699         void mp_hdlr_init_##ops(void);                                  \
700         void __attribute__((constructor, used)) mp_hdlr_init_##ops(void)\
701         {                                                               \
702                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
703         }
704
705 /**
706  * An object callback function for mempool.
707  *
708  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
709  */
710 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
711                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
712 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
713
714 /**
715  * A memory callback function for mempool.
716  *
717  * Used by rte_mempool_mem_iter().
718  */
719 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
720                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
721                 unsigned mem_idx);
722
723 /**
724  * A mempool constructor callback function.
725  *
726  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
727  * rte_mempool_create().
728  */
729 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
730
731 /**
732  * Create a new mempool named *name* in memory.
733  *
734  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
735  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
736  *
737  * @param name
738  *   The name of the mempool.
739  * @param n
740  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
741  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
742  *   n = (2^q - 1).
743  * @param elt_size
744  *   The size of each element.
745  * @param cache_size
746  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
747  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
748  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
749  *   CONFIG_RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
750  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
751  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
752  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
753  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
754  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
755  *   avoid losing objects in cache.
756  * @param private_data_size
757  *   The size of the private data appended after the mempool
758  *   structure. This is useful for storing some private data after the
759  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
760  * @param mp_init
761  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
762  *   before object initialization. The user can initialize the private
763  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
764  *   not needed.
765  * @param mp_init_arg
766  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
767  *   constructor function.
768  * @param obj_init
769  *   A function pointer that is called for each object at
770  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
771  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
772  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
773  *   the object pointer and the object number as parameters.
774  * @param obj_init_arg
775  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
776  *   each call to the object constructor function.
777  * @param socket_id
778  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
779  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
780  *   constraint for the reserved zone.
781  * @param flags
782  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
783  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
784  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
785  *     between objects depending on the hardware configuration. See
786  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
787  *     the allocator will just align them to a cache line.
788  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
789  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
790  *     padding will be present between objects. This flag implies
791  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
792  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
793  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
794  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
795  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
796  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
797  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
798  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
799  *     necessarily be contiguous in IO memory.
800  * @return
801  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
802  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
803  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
804  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
805  *    - EINVAL - cache size provided is too large
806  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
807  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
808  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
809  */
810 struct rte_mempool *
811 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
812                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
813                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
814                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
815                    int socket_id, unsigned flags);
816
817 /**
818  * Create a new mempool named *name* in memory.
819  *
820  * The pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
821  * This function uses ``memzone_reserve()`` to allocate the mempool header
822  * (and the objects if vaddr is NULL).
823  * Depending on the input parameters, mempool elements can be either allocated
824  * together with the mempool header, or an externally provided memory buffer
825  * could be used to store mempool objects. In later case, that external
826  * memory buffer can consist of set of disjoint physical pages.
827  *
828  * @param name
829  *   The name of the mempool.
830  * @param n
831  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
832  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
833  *   n = (2^q - 1).
834  * @param elt_size
835  *   The size of each element.
836  * @param cache_size
837  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
838  * @param private_data_size
839  *   The size of the private data appended after the mempool
840  *   structure. This is useful for storing some private data after the
841  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
842  * @param mp_init
843  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
844  *   before object initialization. The user can initialize the private
845  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
846  *   not needed.
847  * @param mp_init_arg
848  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
849  *   constructor function.
850  * @param obj_init
851  *   A function called for each object at initialization of the pool.
852  *   See rte_mempool_create() for details.
853  * @param obj_init_arg
854  *   An opaque pointer passed to the object constructor function.
855  * @param socket_id
856  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
857  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
858  *   constraint for the reserved zone.
859  * @param flags
860  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
861  *   rte_mempool_create() for details.
862  * @param vaddr
863  *   Virtual address of the externally allocated memory buffer.
864  *   Will be used to store mempool objects.
865  * @param iova
866  *   Array of IO addresses of the pages that comprises given memory buffer.
867  * @param pg_num
868  *   Number of elements in the iova array.
869  * @param pg_shift
870  *   LOG2 of the physical pages size.
871  * @return
872  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
873  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
874  */
875 struct rte_mempool *
876 rte_mempool_xmem_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
877                 unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
878                 rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
879                 rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
880                 int socket_id, unsigned flags, void *vaddr,
881                 const rte_iova_t iova[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift);
882
883 /**
884  * Create an empty mempool
885  *
886  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
887  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
888  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
889  * populated, the user may also want to initialize each object with
890  * rte_mempool_obj_iter().
891  *
892  * @param name
893  *   The name of the mempool.
894  * @param n
895  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
896  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
897  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
898  * @param elt_size
899  *   The size of each element.
900  * @param cache_size
901  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
902  * @param private_data_size
903  *   The size of the private data appended after the mempool
904  *   structure. This is useful for storing some private data after the
905  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
906  * @param socket_id
907  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
908  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
909  *   constraint for the reserved zone.
910  * @param flags
911  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
912  *   rte_mempool_create() for details.
913  * @return
914  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
915  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
916  */
917 struct rte_mempool *
918 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
919         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
920         int socket_id, unsigned flags);
921 /**
922  * Free a mempool
923  *
924  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
925  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
926  * other cores as they will be freed.
927  *
928  * @param mp
929  *   A pointer to the mempool structure.
930  */
931 void
932 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
933
934 /**
935  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
936  *
937  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
938  * where objects can be instantiated.
939  *
940  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
941  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
942  * and allocated objects may span two pages.
943  *
944  * @param mp
945  *   A pointer to the mempool structure.
946  * @param vaddr
947  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
948  * @param iova
949  *   The IO address
950  * @param len
951  *   The length of memory in bytes.
952  * @param free_cb
953  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
954  * @param opaque
955  *   An opaque argument passed to free_cb.
956  * @return
957  *   The number of objects added on success.
958  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
959  *   mempool and a negative errno is returned.
960  */
961 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
962         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
963         void *opaque);
964
965 __rte_deprecated
966 int rte_mempool_populate_phys(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
967         phys_addr_t paddr, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
968         void *opaque);
969
970 /**
971  * Add physical memory for objects in the pool at init
972  *
973  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
974  * be instantiated. The IO addresses corresponding to the virtual
975  * area are described in iova[], pg_num, pg_shift.
976  *
977  * @param mp
978  *   A pointer to the mempool structure.
979  * @param vaddr
980  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
981  * @param iova
982  *   An array of IO addresses of each page composing the virtual area.
983  * @param pg_num
984  *   Number of elements in the iova array.
985  * @param pg_shift
986  *   LOG2 of the physical pages size.
987  * @param free_cb
988  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
989  * @param opaque
990  *   An opaque argument passed to free_cb.
991  * @return
992  *   The number of objects added on success.
993  *   On error, the chunks are not added in the memory list of the
994  *   mempool and a negative errno is returned.
995  */
996 int rte_mempool_populate_iova_tab(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
997         const rte_iova_t iova[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift,
998         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb, void *opaque);
999
1000 __rte_deprecated
1001 int rte_mempool_populate_phys_tab(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1002         const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift,
1003         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb, void *opaque);
1004
1005 /**
1006  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1007  *
1008  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1009  * be instantiated.
1010  *
1011  * @param mp
1012  *   A pointer to the mempool structure.
1013  * @param addr
1014  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1015  *   Must be page-aligned.
1016  * @param len
1017  *   The length of memory in bytes. Must be page-aligned.
1018  * @param pg_sz
1019  *   The size of memory pages in this virtual area.
1020  * @param free_cb
1021  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1022  * @param opaque
1023  *   An opaque argument passed to free_cb.
1024  * @return
1025  *   The number of objects added on success.
1026  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1027  *   mempool and a negative errno is returned.
1028  */
1029 int
1030 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1031         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1032         void *opaque);
1033
1034 /**
1035  * Add memory for objects in the pool at init
1036  *
1037  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1038  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1039  *
1040  * @param mp
1041  *   A pointer to the mempool structure.
1042  * @return
1043  *   The number of objects added on success.
1044  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1045  *   mempool and a negative errno is returned.
1046  */
1047 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1048
1049 /**
1050  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1051  *
1052  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1053  * memory to store the objects of the mempool.
1054  *
1055  * @param mp
1056  *   A pointer to the mempool structure.
1057  * @return
1058  *   The number of objects added on success.
1059  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1060  *   mempool and a negative errno is returned.
1061  */
1062 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1063
1064 /**
1065  * Call a function for each mempool element
1066  *
1067  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1068  * callback function on it.
1069  *
1070  * @param mp
1071  *   A pointer to an initialized mempool.
1072  * @param obj_cb
1073  *   A function pointer that is called for each object.
1074  * @param obj_cb_arg
1075  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1076  * @return
1077  *   Number of objects iterated.
1078  */
1079 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1080         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1081
1082 /**
1083  * Call a function for each mempool memory chunk
1084  *
1085  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1086  * the callback function on it.
1087  *
1088  * @param mp
1089  *   A pointer to an initialized mempool.
1090  * @param mem_cb
1091  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1092  * @param mem_cb_arg
1093  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1094  * @return
1095  *   Number of memory chunks iterated.
1096  */
1097 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1098         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1099
1100 /**
1101  * Dump the status of the mempool to a file.
1102  *
1103  * @param f
1104  *   A pointer to a file for output
1105  * @param mp
1106  *   A pointer to the mempool structure.
1107  */
1108 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1109
1110 /**
1111  * Create a user-owned mempool cache.
1112  *
1113  * This can be used by non-EAL threads to enable caching when they
1114  * interact with a mempool.
1115  *
1116  * @param size
1117  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1118  *   parameter description for more information. The same limits and
1119  *   considerations apply here too.
1120  * @param socket_id
1121  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1122  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1123  */
1124 struct rte_mempool_cache *
1125 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1126
1127 /**
1128  * Free a user-owned mempool cache.
1129  *
1130  * @param cache
1131  *   A pointer to the mempool cache.
1132  */
1133 void
1134 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1135
1136 /**
1137  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1138  *
1139  * @param cache
1140  *   A pointer to the mempool cache.
1141  * @param mp
1142  *   A pointer to the mempool.
1143  */
1144 static __rte_always_inline void
1145 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1146                         struct rte_mempool *mp)
1147 {
1148         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1149         cache->len = 0;
1150 }
1151
1152 /**
1153  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1154  *
1155  * @param mp
1156  *   A pointer to the mempool structure.
1157  * @param lcore_id
1158  *   The logical core id.
1159  * @return
1160  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or non-EAL thread.
1161  */
1162 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1163 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1164 {
1165         if (mp->cache_size == 0)
1166                 return NULL;
1167
1168         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1169                 return NULL;
1170
1171         return &mp->local_cache[lcore_id];
1172 }
1173
1174 /**
1175  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1176  * @param mp
1177  *   A pointer to the mempool structure.
1178  * @param obj_table
1179  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1180  * @param n
1181  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1182  *   positive.
1183  * @param cache
1184  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1185  */
1186 static __rte_always_inline void
1187 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1188                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1189 {
1190         void **cache_objs;
1191
1192         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1193         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put, n);
1194
1195         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1196         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1197                 goto ring_enqueue;
1198
1199         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1200
1201         /*
1202          * The cache follows the following algorithm
1203          *   1. Add the objects to the cache
1204          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1205          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1206          */
1207
1208         /* Add elements back into the cache */
1209         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1210
1211         cache->len += n;
1212
1213         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1214                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1215                                 cache->len - cache->size);
1216                 cache->len = cache->size;
1217         }
1218
1219         return;
1220
1221 ring_enqueue:
1222
1223         /* push remaining objects in ring */
1224 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1225         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1226                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1227 #else
1228         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1229 #endif
1230 }
1231
1232
1233 /**
1234  * Put several objects back in the mempool.
1235  *
1236  * @param mp
1237  *   A pointer to the mempool structure.
1238  * @param obj_table
1239  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1240  * @param n
1241  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1242  * @param cache
1243  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1244  */
1245 static __rte_always_inline void
1246 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1247                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1248 {
1249         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1250         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1251 }
1252
1253 /**
1254  * Put several objects back in the mempool.
1255  *
1256  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1257  * version depending on the default behavior that was specified at
1258  * mempool creation time (see flags).
1259  *
1260  * @param mp
1261  *   A pointer to the mempool structure.
1262  * @param obj_table
1263  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1264  * @param n
1265  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1266  */
1267 static __rte_always_inline void
1268 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1269                      unsigned int n)
1270 {
1271         struct rte_mempool_cache *cache;
1272         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1273         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1274 }
1275
1276 /**
1277  * Put one object back in the mempool.
1278  *
1279  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1280  * version depending on the default behavior that was specified at
1281  * mempool creation time (see flags).
1282  *
1283  * @param mp
1284  *   A pointer to the mempool structure.
1285  * @param obj
1286  *   A pointer to the object to be added.
1287  */
1288 static __rte_always_inline void
1289 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1290 {
1291         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1292 }
1293
1294 /**
1295  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1296  * @param mp
1297  *   A pointer to the mempool structure.
1298  * @param obj_table
1299  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1300  * @param n
1301  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1302  * @param cache
1303  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1304  * @return
1305  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1306  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1307  */
1308 static __rte_always_inline int
1309 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1310                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1311 {
1312         int ret;
1313         uint32_t index, len;
1314         void **cache_objs;
1315
1316         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1317         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1318                 goto ring_dequeue;
1319
1320         cache_objs = cache->objs;
1321
1322         /* Can this be satisfied from the cache? */
1323         if (cache->len < n) {
1324                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1325                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1326
1327                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1328                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1329                         &cache->objs[cache->len], req);
1330                 if (unlikely(ret < 0)) {
1331                         /*
1332                          * In the offchance that we are buffer constrained,
1333                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1334                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1335                          * buffers.
1336                          */
1337                         goto ring_dequeue;
1338                 }
1339
1340                 cache->len += req;
1341         }
1342
1343         /* Now fill in the response ... */
1344         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1345                 *obj_table = cache_objs[len];
1346
1347         cache->len -= n;
1348
1349         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1350
1351         return 0;
1352
1353 ring_dequeue:
1354
1355         /* get remaining objects from ring */
1356         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1357
1358         if (ret < 0)
1359                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail, n);
1360         else
1361                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1362
1363         return ret;
1364 }
1365
1366 /**
1367  * Get several objects from the mempool.
1368  *
1369  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1370  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1371  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1372  * lcores are full.
1373  *
1374  * @param mp
1375  *   A pointer to the mempool structure.
1376  * @param obj_table
1377  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1378  * @param n
1379  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1380  * @param cache
1381  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1382  * @return
1383  *   - 0: Success; objects taken.
1384  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1385  */
1386 static __rte_always_inline int
1387 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1388                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1389 {
1390         int ret;
1391         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1392         if (ret == 0)
1393                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1394         return ret;
1395 }
1396
1397 /**
1398  * Get several objects from the mempool.
1399  *
1400  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1401  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1402  * mempool creation time (see flags).
1403  *
1404  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1405  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1406  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1407  * lcores are full.
1408  *
1409  * @param mp
1410  *   A pointer to the mempool structure.
1411  * @param obj_table
1412  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1413  * @param n
1414  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1415  * @return
1416  *   - 0: Success; objects taken
1417  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1418  */
1419 static __rte_always_inline int
1420 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1421 {
1422         struct rte_mempool_cache *cache;
1423         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1424         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1425 }
1426
1427 /**
1428  * Get one object from the mempool.
1429  *
1430  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1431  * version, depending on the default behavior that was specified at
1432  * mempool creation (see flags).
1433  *
1434  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1435  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1436  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1437  * lcores are full.
1438  *
1439  * @param mp
1440  *   A pointer to the mempool structure.
1441  * @param obj_p
1442  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1443  * @return
1444  *   - 0: Success; objects taken.
1445  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1446  */
1447 static __rte_always_inline int
1448 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1449 {
1450         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1451 }
1452
1453 /**
1454  * Return the number of entries in the mempool.
1455  *
1456  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1457  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1458  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1459  *
1460  * @param mp
1461  *   A pointer to the mempool structure.
1462  * @return
1463  *   The number of entries in the mempool.
1464  */
1465 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1466
1467 /**
1468  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1469  *
1470  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1471  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1472  * debug purposes.
1473  *
1474  * @param mp
1475  *   A pointer to the mempool structure.
1476  * @return
1477  *   The number of free entries in the mempool.
1478  */
1479 unsigned int
1480 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1481
1482 /**
1483  * Test if the mempool is full.
1484  *
1485  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1486  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1487  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1488  *
1489  * @param mp
1490  *   A pointer to the mempool structure.
1491  * @return
1492  *   - 1: The mempool is full.
1493  *   - 0: The mempool is not full.
1494  */
1495 static inline int
1496 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1497 {
1498         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size);
1499 }
1500
1501 /**
1502  * Test if the mempool is empty.
1503  *
1504  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1505  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1506  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1507  *
1508  * @param mp
1509  *   A pointer to the mempool structure.
1510  * @return
1511  *   - 1: The mempool is empty.
1512  *   - 0: The mempool is not empty.
1513  */
1514 static inline int
1515 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1516 {
1517         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == 0);
1518 }
1519
1520 /**
1521  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1522  *
1523  * @param elt
1524  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1525  * @return
1526  *   The IO address of the elt element.
1527  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1528  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1529  */
1530 static inline rte_iova_t
1531 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1532 {
1533         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1534         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1535                 sizeof(*hdr));
1536         return hdr->iova;
1537 }
1538
1539 __rte_deprecated
1540 static inline phys_addr_t
1541 rte_mempool_virt2phy(__rte_unused const struct rte_mempool *mp, const void *elt)
1542 {
1543         return rte_mempool_virt2iova(elt);
1544 }
1545
1546 /**
1547  * Check the consistency of mempool objects.
1548  *
1549  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1550  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1551  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1552  *
1553  * @param mp
1554  *   A pointer to the mempool structure.
1555  */
1556 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1557
1558 /**
1559  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1560  *
1561  * @param mp
1562  *   A pointer to the mempool structure.
1563  * @return
1564  *   A pointer to the private data.
1565  */
1566 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1567 {
1568         return (char *)mp +
1569                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1570 }
1571
1572 /**
1573  * Dump the status of all mempools on the console
1574  *
1575  * @param f
1576  *   A pointer to a file for output
1577  */
1578 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1579
1580 /**
1581  * Search a mempool from its name
1582  *
1583  * @param name
1584  *   The name of the mempool.
1585  * @return
1586  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1587  *   NULL on error
1588  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1589  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1590  *
1591  */
1592 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1593
1594 /**
1595  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1596  *
1597  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1598  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1599  *
1600  * @param elt_size
1601  *   The size of each element, without header and trailer.
1602  * @param flags
1603  *   The flags used for the mempool creation.
1604  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1605  *   The size of each element.
1606  * @param sz
1607  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1608  * @return
1609  *   Total size of the mempool object.
1610  */
1611 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1612         struct rte_mempool_objsz *sz);
1613
1614 /**
1615  * Get the size of memory required to store mempool elements.
1616  *
1617  * Calculate the maximum amount of memory required to store given number
1618  * of objects. Assume that the memory buffer will be aligned at page
1619  * boundary.
1620  *
1621  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
1622  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
1623  * enough to store at least one object.
1624  *
1625  * @param elt_num
1626  *   Number of elements.
1627  * @param total_elt_sz
1628  *   The size of each element, including header and trailer, as returned
1629  *   by rte_mempool_calc_obj_size().
1630  * @param pg_shift
1631  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
1632  * @param flags
1633  *  The mempool flags.
1634  * @return
1635  *   Required memory size aligned at page boundary.
1636  */
1637 size_t rte_mempool_xmem_size(uint32_t elt_num, size_t total_elt_sz,
1638         uint32_t pg_shift, unsigned int flags);
1639
1640 /**
1641  * Get the size of memory required to store mempool elements.
1642  *
1643  * Calculate how much memory would be actually required with the given
1644  * memory footprint to store required number of objects.
1645  *
1646  * @param vaddr
1647  *   Virtual address of the externally allocated memory buffer.
1648  *   Will be used to store mempool objects.
1649  * @param elt_num
1650  *   Number of elements.
1651  * @param total_elt_sz
1652  *   The size of each element, including header and trailer, as returned
1653  *   by rte_mempool_calc_obj_size().
1654  * @param iova
1655  *   Array of IO addresses of the pages that comprises given memory buffer.
1656  * @param pg_num
1657  *   Number of elements in the iova array.
1658  * @param pg_shift
1659  *   LOG2 of the physical pages size.
1660  * @param flags
1661  *  The mempool flags.
1662  * @return
1663  *   On success, the number of bytes needed to store given number of
1664  *   objects, aligned to the given page size. If the provided memory
1665  *   buffer is too small, return a negative value whose absolute value
1666  *   is the actual number of elements that can be stored in that buffer.
1667  */
1668 ssize_t rte_mempool_xmem_usage(void *vaddr, uint32_t elt_num,
1669         size_t total_elt_sz, const rte_iova_t iova[], uint32_t pg_num,
1670         uint32_t pg_shift, unsigned int flags);
1671
1672 /**
1673  * Walk list of all memory pools
1674  *
1675  * @param func
1676  *   Iterator function
1677  * @param arg
1678  *   Argument passed to iterator
1679  */
1680 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1681                       void *arg);
1682
1683 #ifdef __cplusplus
1684 }
1685 #endif
1686
1687 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */