mempool: support block dequeue operation
[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 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN       RTE_CACHE_LINE_SIZE
120 #endif
121
122 #define RTE_MEMPOOL_ALIGN_MASK  (RTE_MEMPOOL_ALIGN - 1)
123
124 /**
125  * Mempool object header structure
126  *
127  * Each object stored in mempools are prefixed by this header structure,
128  * it allows to retrieve the mempool pointer from the object and to
129  * iterate on all objects attached to a mempool. When debug is enabled,
130  * a cookie is also added in this structure preventing corruptions and
131  * double-frees.
132  */
133 struct rte_mempool_objhdr {
134         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_objhdr) next; /**< Next in list. */
135         struct rte_mempool *mp;          /**< The mempool owning the object. */
136         RTE_STD_C11
137         union {
138                 rte_iova_t iova;         /**< IO address of the object. */
139                 phys_addr_t physaddr;    /**< deprecated - Physical address of the object. */
140         };
141 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
142         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
143 #endif
144 };
145
146 /**
147  * A list of object headers type
148  */
149 STAILQ_HEAD(rte_mempool_objhdr_list, rte_mempool_objhdr);
150
151 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
152
153 /**
154  * Mempool object trailer structure
155  *
156  * In debug mode, each object stored in mempools are suffixed by this
157  * trailer structure containing a cookie preventing memory corruptions.
158  */
159 struct rte_mempool_objtlr {
160         uint64_t cookie;                 /**< Debug cookie. */
161 };
162
163 #endif
164
165 /**
166  * A list of memory where objects are stored
167  */
168 STAILQ_HEAD(rte_mempool_memhdr_list, rte_mempool_memhdr);
169
170 /**
171  * Callback used to free a memory chunk
172  */
173 typedef void (rte_mempool_memchunk_free_cb_t)(struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
174         void *opaque);
175
176 /**
177  * Mempool objects memory header structure
178  *
179  * The memory chunks where objects are stored. Each chunk is virtually
180  * and physically contiguous.
181  */
182 struct rte_mempool_memhdr {
183         STAILQ_ENTRY(rte_mempool_memhdr) next; /**< Next in list. */
184         struct rte_mempool *mp;  /**< The mempool owning the chunk */
185         void *addr;              /**< Virtual address of the chunk */
186         RTE_STD_C11
187         union {
188                 rte_iova_t iova;       /**< IO address of the chunk */
189                 phys_addr_t phys_addr; /**< Physical address of the chunk */
190         };
191         size_t len;              /**< length of the chunk */
192         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb; /**< Free callback */
193         void *opaque;            /**< Argument passed to the free callback */
194 };
195
196 /**
197  * @warning
198  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
199  *
200  * Additional information about the mempool
201  *
202  * The structure is cache-line aligned to avoid ABI breakages in
203  * a number of cases when something small is added.
204  */
205 struct rte_mempool_info {
206         /** Number of objects in the contiguous block */
207         unsigned int contig_block_size;
208 } __rte_cache_aligned;
209
210 /**
211  * The RTE mempool structure.
212  */
213 struct rte_mempool {
214         /*
215          * Note: this field kept the RTE_MEMZONE_NAMESIZE size due to ABI
216          * compatibility requirements, it could be changed to
217          * RTE_MEMPOOL_NAMESIZE next time the ABI changes
218          */
219         char name[RTE_MEMZONE_NAMESIZE]; /**< Name of mempool. */
220         RTE_STD_C11
221         union {
222                 void *pool_data;         /**< Ring or pool to store objects. */
223                 uint64_t pool_id;        /**< External mempool identifier. */
224         };
225         void *pool_config;               /**< optional args for ops alloc. */
226         const struct rte_memzone *mz;    /**< Memzone where pool is alloc'd. */
227         unsigned int flags;              /**< Flags of the mempool. */
228         int socket_id;                   /**< Socket id passed at create. */
229         uint32_t size;                   /**< Max size of the mempool. */
230         uint32_t cache_size;
231         /**< Size of per-lcore default local cache. */
232
233         uint32_t elt_size;               /**< Size of an element. */
234         uint32_t header_size;            /**< Size of header (before elt). */
235         uint32_t trailer_size;           /**< Size of trailer (after elt). */
236
237         unsigned private_data_size;      /**< Size of private data. */
238         /**
239          * Index into rte_mempool_ops_table array of mempool ops
240          * structs, which contain callback function pointers.
241          * We're using an index here rather than pointers to the callbacks
242          * to facilitate any secondary processes that may want to use
243          * this mempool.
244          */
245         int32_t ops_index;
246
247         struct rte_mempool_cache *local_cache; /**< Per-lcore local cache */
248
249         uint32_t populated_size;         /**< Number of populated objects. */
250         struct rte_mempool_objhdr_list elt_list; /**< List of objects in pool */
251         uint32_t nb_mem_chunks;          /**< Number of memory chunks */
252         struct rte_mempool_memhdr_list mem_list; /**< List of memory chunks */
253
254 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
255         /** Per-lcore statistics. */
256         struct rte_mempool_debug_stats stats[RTE_MAX_LCORE];
257 #endif
258 }  __rte_cache_aligned;
259
260 #define MEMPOOL_F_NO_SPREAD      0x0001 /**< Do not spread among memory channels. */
261 #define MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN 0x0002 /**< Do not align objs on cache lines.*/
262 #define MEMPOOL_F_SP_PUT         0x0004 /**< Default put is "single-producer".*/
263 #define MEMPOOL_F_SC_GET         0x0008 /**< Default get is "single-consumer".*/
264 #define MEMPOOL_F_POOL_CREATED   0x0010 /**< Internal: pool is created. */
265 #define MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG 0x0020 /**< Don't need IOVA contiguous objs. */
266 #define MEMPOOL_F_NO_PHYS_CONTIG MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG /* deprecated */
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 #define __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, name, n) do {                    \
287                 unsigned int __lcore_id = rte_lcore_id();       \
288                 if (__lcore_id < RTE_MAX_LCORE) {               \
289                         mp->stats[__lcore_id].name##_blks += n; \
290                         mp->stats[__lcore_id].name##_bulk += 1; \
291                 }                                               \
292         } while (0)
293 #else
294 #define __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while(0)
295 #define __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, name, n) do {} while (0)
296 #endif
297
298 /**
299  * Calculate the size of the mempool header.
300  *
301  * @param mp
302  *   Pointer to the memory pool.
303  * @param cs
304  *   Size of the per-lcore cache.
305  */
306 #define MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, cs) \
307         (sizeof(*(mp)) + (((cs) == 0) ? 0 : \
308         (sizeof(struct rte_mempool_cache) * RTE_MAX_LCORE)))
309
310 /* return the header of a mempool object (internal) */
311 static inline struct rte_mempool_objhdr *__mempool_get_header(void *obj)
312 {
313         return (struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(obj,
314                 sizeof(struct rte_mempool_objhdr));
315 }
316
317 /**
318  * Return a pointer to the mempool owning this object.
319  *
320  * @param obj
321  *   An object that is owned by a pool. If this is not the case,
322  *   the behavior is undefined.
323  * @return
324  *   A pointer to the mempool structure.
325  */
326 static inline struct rte_mempool *rte_mempool_from_obj(void *obj)
327 {
328         struct rte_mempool_objhdr *hdr = __mempool_get_header(obj);
329         return hdr->mp;
330 }
331
332 /* return the trailer of a mempool object (internal) */
333 static inline struct rte_mempool_objtlr *__mempool_get_trailer(void *obj)
334 {
335         struct rte_mempool *mp = rte_mempool_from_obj(obj);
336         return (struct rte_mempool_objtlr *)RTE_PTR_ADD(obj, mp->elt_size);
337 }
338
339 /**
340  * @internal Check and update cookies or panic.
341  *
342  * @param mp
343  *   Pointer to the memory pool.
344  * @param obj_table_const
345  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
346  * @param n
347  *   Index of object in object table.
348  * @param free
349  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
350  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
351  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
352  */
353 void rte_mempool_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
354         void * const *obj_table_const, unsigned n, int free);
355
356 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
357 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) \
358         rte_mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free)
359 #else
360 #define __mempool_check_cookies(mp, obj_table_const, n, free) do {} while(0)
361 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
362
363 /**
364  * @warning
365  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
366  *
367  * @internal Check contiguous object blocks and update cookies or panic.
368  *
369  * @param mp
370  *   Pointer to the memory pool.
371  * @param first_obj_table_const
372  *   Pointer to a table of void * pointers (first object of the contiguous
373  *   object blocks).
374  * @param n
375  *   Number of contiguous object blocks.
376  * @param free
377  *   - 0: object is supposed to be allocated, mark it as free
378  *   - 1: object is supposed to be free, mark it as allocated
379  *   - 2: just check that cookie is valid (free or allocated)
380  */
381 void rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(const struct rte_mempool *mp,
382         void * const *first_obj_table_const, unsigned int n, int free);
383
384 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
385 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
386                                               free) \
387         rte_mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
388                                                 free)
389 #else
390 #define __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table_const, n, \
391                                               free) \
392         do {} while (0)
393 #endif /* RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG */
394
395 #define RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE 32 /**< Max length of ops struct name. */
396
397 /**
398  * Prototype for implementation specific data provisioning function.
399  *
400  * The function should provide the implementation specific memory for
401  * use by the other mempool ops functions in a given mempool ops struct.
402  * E.g. the default ops provides an instance of the rte_ring for this purpose.
403  * it will most likely point to a different type of data structure, and
404  * will be transparent to the application programmer.
405  * This function should set mp->pool_data.
406  */
407 typedef int (*rte_mempool_alloc_t)(struct rte_mempool *mp);
408
409 /**
410  * Free the opaque private data pointed to by mp->pool_data pointer.
411  */
412 typedef void (*rte_mempool_free_t)(struct rte_mempool *mp);
413
414 /**
415  * Enqueue an object into the external pool.
416  */
417 typedef int (*rte_mempool_enqueue_t)(struct rte_mempool *mp,
418                 void * const *obj_table, unsigned int n);
419
420 /**
421  * Dequeue an object from the external pool.
422  */
423 typedef int (*rte_mempool_dequeue_t)(struct rte_mempool *mp,
424                 void **obj_table, unsigned int n);
425
426 /**
427  * @warning
428  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
429  *
430  * Dequeue a number of contiquous object blocks from the external pool.
431  */
432 typedef int (*rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t)(struct rte_mempool *mp,
433                  void **first_obj_table, unsigned int n);
434
435 /**
436  * Return the number of available objects in the external pool.
437  */
438 typedef unsigned (*rte_mempool_get_count)(const struct rte_mempool *mp);
439
440 /**
441  * Calculate memory size required to store given number of objects.
442  *
443  * If mempool objects are not required to be IOVA-contiguous
444  * (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is set), min_chunk_size defines
445  * virtually contiguous chunk size. Otherwise, if mempool objects must
446  * be IOVA-contiguous (the flag MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG is clear),
447  * min_chunk_size defines IOVA-contiguous chunk size.
448  *
449  * @param[in] mp
450  *   Pointer to the memory pool.
451  * @param[in] obj_num
452  *   Number of objects.
453  * @param[in] pg_shift
454  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
455  * @param[out] min_chunk_size
456  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
457  *   store memory pool objects.
458  * @param[out] align
459  *   Location for required memory chunk alignment.
460  * @return
461  *   Required memory size aligned at page boundary.
462  */
463 typedef ssize_t (*rte_mempool_calc_mem_size_t)(const struct rte_mempool *mp,
464                 uint32_t obj_num,  uint32_t pg_shift,
465                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
466
467 /**
468  * Default way to calculate memory size required to store given number of
469  * objects.
470  *
471  * If page boundaries may be ignored, it is just a product of total
472  * object size including header and trailer and number of objects.
473  * Otherwise, it is a number of pages required to store given number of
474  * objects without crossing page boundary.
475  *
476  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
477  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
478  * enough to store at least one object.
479  *
480  * Minimum size of memory chunk is a maximum of the page size and total
481  * element size.
482  *
483  * Required memory chunk alignment is a maximum of page size and cache
484  * line size.
485  */
486 ssize_t rte_mempool_op_calc_mem_size_default(const struct rte_mempool *mp,
487                 uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
488                 size_t *min_chunk_size, size_t *align);
489
490 /**
491  * @internal Helper function to calculate memory size required to store
492  * specified number of objects in assumption that the memory buffer will
493  * be aligned at page boundary.
494  *
495  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
496  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
497  * enough to store at least one object.
498  *
499  * @param elt_num
500  *   Number of elements.
501  * @param total_elt_sz
502  *   The size of each element, including header and trailer, as returned
503  *   by rte_mempool_calc_obj_size().
504  * @param pg_shift
505  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
506  * @return
507  *   Required memory size aligned at page boundary.
508  */
509 size_t rte_mempool_calc_mem_size_helper(uint32_t elt_num, size_t total_elt_sz,
510                 uint32_t pg_shift);
511
512 /**
513  * Function to be called for each populated object.
514  *
515  * @param[in] mp
516  *   A pointer to the mempool structure.
517  * @param[in] opaque
518  *   An opaque pointer passed to iterator.
519  * @param[in] vaddr
520  *   Object virtual address.
521  * @param[in] iova
522  *   Input/output virtual address of the object or RTE_BAD_IOVA.
523  */
524 typedef void (rte_mempool_populate_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
525                 void *opaque, void *vaddr, rte_iova_t iova);
526
527 /**
528  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
529  *
530  * Populated objects should be enqueued to the pool, e.g. using
531  * rte_mempool_ops_enqueue_bulk().
532  *
533  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
534  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
535  * and allocated objects may span two pages.
536  *
537  * @param[in] mp
538  *   A pointer to the mempool structure.
539  * @param[in] max_objs
540  *   Maximum number of objects to be populated.
541  * @param[in] vaddr
542  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
543  * @param[in] iova
544  *   The IO address
545  * @param[in] len
546  *   The length of memory in bytes.
547  * @param[in] obj_cb
548  *   Callback function to be executed for each populated object.
549  * @param[in] obj_cb_arg
550  *   An opaque pointer passed to the callback function.
551  * @return
552  *   The number of objects added on success.
553  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
554  */
555 typedef int (*rte_mempool_populate_t)(struct rte_mempool *mp,
556                 unsigned int max_objs,
557                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
558                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
559
560 /**
561  * Default way to populate memory pool object using provided memory
562  * chunk: just slice objects one by one.
563  */
564 int rte_mempool_op_populate_default(struct rte_mempool *mp,
565                 unsigned int max_objs,
566                 void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
567                 rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
568
569 /**
570  * @warning
571  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
572  *
573  * Get some additional information about a mempool.
574  */
575 typedef int (*rte_mempool_get_info_t)(const struct rte_mempool *mp,
576                 struct rte_mempool_info *info);
577
578
579 /** Structure defining mempool operations structure */
580 struct rte_mempool_ops {
581         char name[RTE_MEMPOOL_OPS_NAMESIZE]; /**< Name of mempool ops struct. */
582         rte_mempool_alloc_t alloc;       /**< Allocate private data. */
583         rte_mempool_free_t free;         /**< Free the external pool. */
584         rte_mempool_enqueue_t enqueue;   /**< Enqueue an object. */
585         rte_mempool_dequeue_t dequeue;   /**< Dequeue an object. */
586         rte_mempool_get_count get_count; /**< Get qty of available objs. */
587         /**
588          * Optional callback to calculate memory size required to
589          * store specified number of objects.
590          */
591         rte_mempool_calc_mem_size_t calc_mem_size;
592         /**
593          * Optional callback to populate mempool objects using
594          * provided memory chunk.
595          */
596         rte_mempool_populate_t populate;
597         /**
598          * Get mempool info
599          */
600         rte_mempool_get_info_t get_info;
601         /**
602          * Dequeue a number of contiguous object blocks.
603          */
604         rte_mempool_dequeue_contig_blocks_t dequeue_contig_blocks;
605 } __rte_cache_aligned;
606
607 #define RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX 16  /**< Max registered ops structs */
608
609 /**
610  * Structure storing the table of registered ops structs, each of which contain
611  * the function pointers for the mempool ops functions.
612  * Each process has its own storage for this ops struct array so that
613  * the mempools can be shared across primary and secondary processes.
614  * The indices used to access the array are valid across processes, whereas
615  * any function pointers stored directly in the mempool struct would not be.
616  * This results in us simply having "ops_index" in the mempool struct.
617  */
618 struct rte_mempool_ops_table {
619         rte_spinlock_t sl;     /**< Spinlock for add/delete. */
620         uint32_t num_ops;      /**< Number of used ops structs in the table. */
621         /**
622          * Storage for all possible ops structs.
623          */
624         struct rte_mempool_ops ops[RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX];
625 } __rte_cache_aligned;
626
627 /** Array of registered ops structs. */
628 extern struct rte_mempool_ops_table rte_mempool_ops_table;
629
630 /**
631  * @internal Get the mempool ops struct from its index.
632  *
633  * @param ops_index
634  *   The index of the ops struct in the ops struct table. It must be a valid
635  *   index: (0 <= idx < num_ops).
636  * @return
637  *   The pointer to the ops struct in the table.
638  */
639 static inline struct rte_mempool_ops *
640 rte_mempool_get_ops(int ops_index)
641 {
642         RTE_VERIFY((ops_index >= 0) && (ops_index < RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX));
643
644         return &rte_mempool_ops_table.ops[ops_index];
645 }
646
647 /**
648  * @internal Wrapper for mempool_ops alloc callback.
649  *
650  * @param mp
651  *   Pointer to the memory pool.
652  * @return
653  *   - 0: Success; successfully allocated mempool pool_data.
654  *   - <0: Error; code of alloc function.
655  */
656 int
657 rte_mempool_ops_alloc(struct rte_mempool *mp);
658
659 /**
660  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue callback.
661  *
662  * @param mp
663  *   Pointer to the memory pool.
664  * @param obj_table
665  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
666  * @param n
667  *   Number of objects to get.
668  * @return
669  *   - 0: Success; got n objects.
670  *   - <0: Error; code of dequeue function.
671  */
672 static inline int
673 rte_mempool_ops_dequeue_bulk(struct rte_mempool *mp,
674                 void **obj_table, unsigned n)
675 {
676         struct rte_mempool_ops *ops;
677
678         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
679         return ops->dequeue(mp, obj_table, n);
680 }
681
682 /**
683  * @internal Wrapper for mempool_ops dequeue_contig_blocks callback.
684  *
685  * @param[in] mp
686  *   Pointer to the memory pool.
687  * @param[out] first_obj_table
688  *   Pointer to a table of void * pointers (first objects).
689  * @param[in] n
690  *   Number of blocks to get.
691  * @return
692  *   - 0: Success; got n objects.
693  *   - <0: Error; code of dequeue function.
694  */
695 static inline int
696 rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
697                 void **first_obj_table, unsigned int n)
698 {
699         struct rte_mempool_ops *ops;
700
701         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
702         RTE_ASSERT(ops->dequeue_contig_blocks != NULL);
703         return ops->dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
704 }
705
706 /**
707  * @internal wrapper for mempool_ops enqueue callback.
708  *
709  * @param mp
710  *   Pointer to the memory pool.
711  * @param obj_table
712  *   Pointer to a table of void * pointers (objects).
713  * @param n
714  *   Number of objects to put.
715  * @return
716  *   - 0: Success; n objects supplied.
717  *   - <0: Error; code of enqueue function.
718  */
719 static inline int
720 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
721                 unsigned n)
722 {
723         struct rte_mempool_ops *ops;
724
725         ops = rte_mempool_get_ops(mp->ops_index);
726         return ops->enqueue(mp, obj_table, n);
727 }
728
729 /**
730  * @internal wrapper for mempool_ops get_count callback.
731  *
732  * @param mp
733  *   Pointer to the memory pool.
734  * @return
735  *   The number of available objects in the external pool.
736  */
737 unsigned
738 rte_mempool_ops_get_count(const struct rte_mempool *mp);
739
740 /**
741  * @internal wrapper for mempool_ops calc_mem_size callback.
742  * API to calculate size of memory required to store specified number of
743  * object.
744  *
745  * @param[in] mp
746  *   Pointer to the memory pool.
747  * @param[in] obj_num
748  *   Number of objects.
749  * @param[in] pg_shift
750  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
751  * @param[out] min_chunk_size
752  *   Location for minimum size of the memory chunk which may be used to
753  *   store memory pool objects.
754  * @param[out] align
755  *   Location for required memory chunk alignment.
756  * @return
757  *   Required memory size aligned at page boundary.
758  */
759 ssize_t rte_mempool_ops_calc_mem_size(const struct rte_mempool *mp,
760                                       uint32_t obj_num, uint32_t pg_shift,
761                                       size_t *min_chunk_size, size_t *align);
762
763 /**
764  * @internal wrapper for mempool_ops populate callback.
765  *
766  * Populate memory pool objects using provided memory chunk.
767  *
768  * @param[in] mp
769  *   A pointer to the mempool structure.
770  * @param[in] max_objs
771  *   Maximum number of objects to be populated.
772  * @param[in] vaddr
773  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
774  * @param[in] iova
775  *   The IO address
776  * @param[in] len
777  *   The length of memory in bytes.
778  * @param[in] obj_cb
779  *   Callback function to be executed for each populated object.
780  * @param[in] obj_cb_arg
781  *   An opaque pointer passed to the callback function.
782  * @return
783  *   The number of objects added on success.
784  *   On error, no objects are populated and a negative errno is returned.
785  */
786 int rte_mempool_ops_populate(struct rte_mempool *mp, unsigned int max_objs,
787                              void *vaddr, rte_iova_t iova, size_t len,
788                              rte_mempool_populate_obj_cb_t *obj_cb,
789                              void *obj_cb_arg);
790
791 /**
792  * @warning
793  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
794  *
795  * Wrapper for mempool_ops get_info callback.
796  *
797  * @param[in] mp
798  *   Pointer to the memory pool.
799  * @param[out] info
800  *   Pointer to the rte_mempool_info structure
801  * @return
802  *   - 0: Success; The mempool driver supports retrieving supplementary
803  *        mempool information
804  *   - -ENOTSUP - doesn't support get_info ops (valid case).
805  */
806 __rte_experimental
807 int rte_mempool_ops_get_info(const struct rte_mempool *mp,
808                          struct rte_mempool_info *info);
809
810 /**
811  * @internal wrapper for mempool_ops free callback.
812  *
813  * @param mp
814  *   Pointer to the memory pool.
815  */
816 void
817 rte_mempool_ops_free(struct rte_mempool *mp);
818
819 /**
820  * Set the ops of a mempool.
821  *
822  * This can only be done on a mempool that is not populated, i.e. just after
823  * a call to rte_mempool_create_empty().
824  *
825  * @param mp
826  *   Pointer to the memory pool.
827  * @param name
828  *   Name of the ops structure to use for this mempool.
829  * @param pool_config
830  *   Opaque data that can be passed by the application to the ops functions.
831  * @return
832  *   - 0: Success; the mempool is now using the requested ops functions.
833  *   - -EINVAL - Invalid ops struct name provided.
834  *   - -EEXIST - mempool already has an ops struct assigned.
835  */
836 int
837 rte_mempool_set_ops_byname(struct rte_mempool *mp, const char *name,
838                 void *pool_config);
839
840 /**
841  * Register mempool operations.
842  *
843  * @param ops
844  *   Pointer to an ops structure to register.
845  * @return
846  *   - >=0: Success; return the index of the ops struct in the table.
847  *   - -EINVAL - some missing callbacks while registering ops struct.
848  *   - -ENOSPC - the maximum number of ops structs has been reached.
849  */
850 int rte_mempool_register_ops(const struct rte_mempool_ops *ops);
851
852 /**
853  * Macro to statically register the ops of a mempool handler.
854  * Note that the rte_mempool_register_ops fails silently here when
855  * more than RTE_MEMPOOL_MAX_OPS_IDX is registered.
856  */
857 #define MEMPOOL_REGISTER_OPS(ops)                                       \
858         void mp_hdlr_init_##ops(void);                                  \
859         void __attribute__((constructor, used)) mp_hdlr_init_##ops(void)\
860         {                                                               \
861                 rte_mempool_register_ops(&ops);                 \
862         }
863
864 /**
865  * An object callback function for mempool.
866  *
867  * Used by rte_mempool_create() and rte_mempool_obj_iter().
868  */
869 typedef void (rte_mempool_obj_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
870                 void *opaque, void *obj, unsigned obj_idx);
871 typedef rte_mempool_obj_cb_t rte_mempool_obj_ctor_t; /* compat */
872
873 /**
874  * A memory callback function for mempool.
875  *
876  * Used by rte_mempool_mem_iter().
877  */
878 typedef void (rte_mempool_mem_cb_t)(struct rte_mempool *mp,
879                 void *opaque, struct rte_mempool_memhdr *memhdr,
880                 unsigned mem_idx);
881
882 /**
883  * A mempool constructor callback function.
884  *
885  * Arguments are the mempool and the opaque pointer given by the user in
886  * rte_mempool_create().
887  */
888 typedef void (rte_mempool_ctor_t)(struct rte_mempool *, void *);
889
890 /**
891  * Create a new mempool named *name* in memory.
892  *
893  * This function uses ``rte_memzone_reserve()`` to allocate memory. The
894  * pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
895  *
896  * @param name
897  *   The name of the mempool.
898  * @param n
899  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
900  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
901  *   n = (2^q - 1).
902  * @param elt_size
903  *   The size of each element.
904  * @param cache_size
905  *   If cache_size is non-zero, the rte_mempool library will try to
906  *   limit the accesses to the common lockless pool, by maintaining a
907  *   per-lcore object cache. This argument must be lower or equal to
908  *   CONFIG_RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE and n / 1.5. It is advised to choose
909  *   cache_size to have "n modulo cache_size == 0": if this is
910  *   not the case, some elements will always stay in the pool and will
911  *   never be used. The access to the per-lcore table is of course
912  *   faster than the multi-producer/consumer pool. The cache can be
913  *   disabled if the cache_size argument is set to 0; it can be useful to
914  *   avoid losing objects in cache.
915  * @param private_data_size
916  *   The size of the private data appended after the mempool
917  *   structure. This is useful for storing some private data after the
918  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
919  * @param mp_init
920  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
921  *   before object initialization. The user can initialize the private
922  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
923  *   not needed.
924  * @param mp_init_arg
925  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
926  *   constructor function.
927  * @param obj_init
928  *   A function pointer that is called for each object at
929  *   initialization of the pool. The user can set some meta data in
930  *   objects if needed. This parameter can be NULL if not needed.
931  *   The obj_init() function takes the mempool pointer, the init_arg,
932  *   the object pointer and the object number as parameters.
933  * @param obj_init_arg
934  *   An opaque pointer to data that can be used as an argument for
935  *   each call to the object constructor function.
936  * @param socket_id
937  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
938  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
939  *   constraint for the reserved zone.
940  * @param flags
941  *   The *flags* arguments is an OR of following flags:
942  *   - MEMPOOL_F_NO_SPREAD: By default, objects addresses are spread
943  *     between channels in RAM: the pool allocator will add padding
944  *     between objects depending on the hardware configuration. See
945  *     Memory alignment constraints for details. If this flag is set,
946  *     the allocator will just align them to a cache line.
947  *   - MEMPOOL_F_NO_CACHE_ALIGN: By default, the returned objects are
948  *     cache-aligned. This flag removes this constraint, and no
949  *     padding will be present between objects. This flag implies
950  *     MEMPOOL_F_NO_SPREAD.
951  *   - MEMPOOL_F_SP_PUT: If this flag is set, the default behavior
952  *     when using rte_mempool_put() or rte_mempool_put_bulk() is
953  *     "single-producer". Otherwise, it is "multi-producers".
954  *   - MEMPOOL_F_SC_GET: If this flag is set, the default behavior
955  *     when using rte_mempool_get() or rte_mempool_get_bulk() is
956  *     "single-consumer". Otherwise, it is "multi-consumers".
957  *   - MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG: If set, allocated objects won't
958  *     necessarily be contiguous in IO memory.
959  * @return
960  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
961  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
962  *    - E_RTE_NO_CONFIG - function could not get pointer to rte_config structure
963  *    - E_RTE_SECONDARY - function was called from a secondary process instance
964  *    - EINVAL - cache size provided is too large
965  *    - ENOSPC - the maximum number of memzones has already been allocated
966  *    - EEXIST - a memzone with the same name already exists
967  *    - ENOMEM - no appropriate memory area found in which to create memzone
968  */
969 struct rte_mempool *
970 rte_mempool_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
971                    unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
972                    rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
973                    rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
974                    int socket_id, unsigned flags);
975
976 /**
977  * @deprecated
978  * Create a new mempool named *name* in memory.
979  *
980  * The pool contains n elements of elt_size. Its size is set to n.
981  * This function uses ``memzone_reserve()`` to allocate the mempool header
982  * (and the objects if vaddr is NULL).
983  * Depending on the input parameters, mempool elements can be either allocated
984  * together with the mempool header, or an externally provided memory buffer
985  * could be used to store mempool objects. In later case, that external
986  * memory buffer can consist of set of disjoint physical pages.
987  *
988  * @param name
989  *   The name of the mempool.
990  * @param n
991  *   The number of elements in the mempool. The optimum size (in terms of
992  *   memory usage) for a mempool is when n is a power of two minus one:
993  *   n = (2^q - 1).
994  * @param elt_size
995  *   The size of each element.
996  * @param cache_size
997  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
998  * @param private_data_size
999  *   The size of the private data appended after the mempool
1000  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1001  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1002  * @param mp_init
1003  *   A function pointer that is called for initialization of the pool,
1004  *   before object initialization. The user can initialize the private
1005  *   data in this function if needed. This parameter can be NULL if
1006  *   not needed.
1007  * @param mp_init_arg
1008  *   An opaque pointer to data that can be used in the mempool
1009  *   constructor function.
1010  * @param obj_init
1011  *   A function called for each object at initialization of the pool.
1012  *   See rte_mempool_create() for details.
1013  * @param obj_init_arg
1014  *   An opaque pointer passed to the object constructor function.
1015  * @param socket_id
1016  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1017  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1018  *   constraint for the reserved zone.
1019  * @param flags
1020  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1021  *   rte_mempool_create() for details.
1022  * @param vaddr
1023  *   Virtual address of the externally allocated memory buffer.
1024  *   Will be used to store mempool objects.
1025  * @param iova
1026  *   Array of IO addresses of the pages that comprises given memory buffer.
1027  * @param pg_num
1028  *   Number of elements in the iova array.
1029  * @param pg_shift
1030  *   LOG2 of the physical pages size.
1031  * @return
1032  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1033  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1034  */
1035 __rte_deprecated
1036 struct rte_mempool *
1037 rte_mempool_xmem_create(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1038                 unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1039                 rte_mempool_ctor_t *mp_init, void *mp_init_arg,
1040                 rte_mempool_obj_cb_t *obj_init, void *obj_init_arg,
1041                 int socket_id, unsigned flags, void *vaddr,
1042                 const rte_iova_t iova[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift);
1043
1044 /**
1045  * Create an empty mempool
1046  *
1047  * The mempool is allocated and initialized, but it is not populated: no
1048  * memory is allocated for the mempool elements. The user has to call
1049  * rte_mempool_populate_*() to add memory chunks to the pool. Once
1050  * populated, the user may also want to initialize each object with
1051  * rte_mempool_obj_iter().
1052  *
1053  * @param name
1054  *   The name of the mempool.
1055  * @param n
1056  *   The maximum number of elements that can be added in the mempool.
1057  *   The optimum size (in terms of memory usage) for a mempool is when n
1058  *   is a power of two minus one: n = (2^q - 1).
1059  * @param elt_size
1060  *   The size of each element.
1061  * @param cache_size
1062  *   Size of the cache. See rte_mempool_create() for details.
1063  * @param private_data_size
1064  *   The size of the private data appended after the mempool
1065  *   structure. This is useful for storing some private data after the
1066  *   mempool structure, as is done for rte_mbuf_pool for example.
1067  * @param socket_id
1068  *   The *socket_id* argument is the socket identifier in the case of
1069  *   NUMA. The value can be *SOCKET_ID_ANY* if there is no NUMA
1070  *   constraint for the reserved zone.
1071  * @param flags
1072  *   Flags controlling the behavior of the mempool. See
1073  *   rte_mempool_create() for details.
1074  * @return
1075  *   The pointer to the new allocated mempool, on success. NULL on error
1076  *   with rte_errno set appropriately. See rte_mempool_create() for details.
1077  */
1078 struct rte_mempool *
1079 rte_mempool_create_empty(const char *name, unsigned n, unsigned elt_size,
1080         unsigned cache_size, unsigned private_data_size,
1081         int socket_id, unsigned flags);
1082 /**
1083  * Free a mempool
1084  *
1085  * Unlink the mempool from global list, free the memory chunks, and all
1086  * memory referenced by the mempool. The objects must not be used by
1087  * other cores as they will be freed.
1088  *
1089  * @param mp
1090  *   A pointer to the mempool structure.
1091  */
1092 void
1093 rte_mempool_free(struct rte_mempool *mp);
1094
1095 /**
1096  * Add physically contiguous memory for objects in the pool at init
1097  *
1098  * Add a virtually and physically contiguous memory chunk in the pool
1099  * where objects can be instantiated.
1100  *
1101  * If the given IO address is unknown (iova = RTE_BAD_IOVA),
1102  * the chunk doesn't need to be physically contiguous (only virtually),
1103  * and allocated objects may span two pages.
1104  *
1105  * @param mp
1106  *   A pointer to the mempool structure.
1107  * @param vaddr
1108  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1109  * @param iova
1110  *   The IO address
1111  * @param len
1112  *   The length of memory in bytes.
1113  * @param free_cb
1114  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1115  * @param opaque
1116  *   An opaque argument passed to free_cb.
1117  * @return
1118  *   The number of objects added on success.
1119  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1120  *   mempool and a negative errno is returned.
1121  */
1122 int rte_mempool_populate_iova(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1123         rte_iova_t iova, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1124         void *opaque);
1125
1126 __rte_deprecated
1127 int rte_mempool_populate_phys(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1128         phys_addr_t paddr, size_t len, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1129         void *opaque);
1130
1131 /**
1132  * @deprecated
1133  * Add physical memory for objects in the pool at init
1134  *
1135  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1136  * be instantiated. The IO addresses corresponding to the virtual
1137  * area are described in iova[], pg_num, pg_shift.
1138  *
1139  * @param mp
1140  *   A pointer to the mempool structure.
1141  * @param vaddr
1142  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1143  * @param iova
1144  *   An array of IO addresses of each page composing the virtual area.
1145  * @param pg_num
1146  *   Number of elements in the iova array.
1147  * @param pg_shift
1148  *   LOG2 of the physical pages size.
1149  * @param free_cb
1150  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1151  * @param opaque
1152  *   An opaque argument passed to free_cb.
1153  * @return
1154  *   The number of objects added on success.
1155  *   On error, the chunks are not added in the memory list of the
1156  *   mempool and a negative errno is returned.
1157  */
1158 __rte_deprecated
1159 int rte_mempool_populate_iova_tab(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1160         const rte_iova_t iova[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift,
1161         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb, void *opaque);
1162
1163 __rte_deprecated
1164 int rte_mempool_populate_phys_tab(struct rte_mempool *mp, char *vaddr,
1165         const phys_addr_t paddr[], uint32_t pg_num, uint32_t pg_shift,
1166         rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb, void *opaque);
1167
1168 /**
1169  * Add virtually contiguous memory for objects in the pool at init
1170  *
1171  * Add a virtually contiguous memory chunk in the pool where objects can
1172  * be instantiated.
1173  *
1174  * @param mp
1175  *   A pointer to the mempool structure.
1176  * @param addr
1177  *   The virtual address of memory that should be used to store objects.
1178  *   Must be page-aligned.
1179  * @param len
1180  *   The length of memory in bytes. Must be page-aligned.
1181  * @param pg_sz
1182  *   The size of memory pages in this virtual area.
1183  * @param free_cb
1184  *   The callback used to free this chunk when destroying the mempool.
1185  * @param opaque
1186  *   An opaque argument passed to free_cb.
1187  * @return
1188  *   The number of objects added on success.
1189  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1190  *   mempool and a negative errno is returned.
1191  */
1192 int
1193 rte_mempool_populate_virt(struct rte_mempool *mp, char *addr,
1194         size_t len, size_t pg_sz, rte_mempool_memchunk_free_cb_t *free_cb,
1195         void *opaque);
1196
1197 /**
1198  * Add memory for objects in the pool at init
1199  *
1200  * This is the default function used by rte_mempool_create() to populate
1201  * the mempool. It adds memory allocated using rte_memzone_reserve().
1202  *
1203  * @param mp
1204  *   A pointer to the mempool structure.
1205  * @return
1206  *   The number of objects added on success.
1207  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1208  *   mempool and a negative errno is returned.
1209  */
1210 int rte_mempool_populate_default(struct rte_mempool *mp);
1211
1212 /**
1213  * Add memory from anonymous mapping for objects in the pool at init
1214  *
1215  * This function mmap an anonymous memory zone that is locked in
1216  * memory to store the objects of the mempool.
1217  *
1218  * @param mp
1219  *   A pointer to the mempool structure.
1220  * @return
1221  *   The number of objects added on success.
1222  *   On error, the chunk is not added in the memory list of the
1223  *   mempool and a negative errno is returned.
1224  */
1225 int rte_mempool_populate_anon(struct rte_mempool *mp);
1226
1227 /**
1228  * Call a function for each mempool element
1229  *
1230  * Iterate across all objects attached to a rte_mempool and call the
1231  * callback function on it.
1232  *
1233  * @param mp
1234  *   A pointer to an initialized mempool.
1235  * @param obj_cb
1236  *   A function pointer that is called for each object.
1237  * @param obj_cb_arg
1238  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1239  * @return
1240  *   Number of objects iterated.
1241  */
1242 uint32_t rte_mempool_obj_iter(struct rte_mempool *mp,
1243         rte_mempool_obj_cb_t *obj_cb, void *obj_cb_arg);
1244
1245 /**
1246  * Call a function for each mempool memory chunk
1247  *
1248  * Iterate across all memory chunks attached to a rte_mempool and call
1249  * the callback function on it.
1250  *
1251  * @param mp
1252  *   A pointer to an initialized mempool.
1253  * @param mem_cb
1254  *   A function pointer that is called for each memory chunk.
1255  * @param mem_cb_arg
1256  *   An opaque pointer passed to the callback function.
1257  * @return
1258  *   Number of memory chunks iterated.
1259  */
1260 uint32_t rte_mempool_mem_iter(struct rte_mempool *mp,
1261         rte_mempool_mem_cb_t *mem_cb, void *mem_cb_arg);
1262
1263 /**
1264  * Dump the status of the mempool to a file.
1265  *
1266  * @param f
1267  *   A pointer to a file for output
1268  * @param mp
1269  *   A pointer to the mempool structure.
1270  */
1271 void rte_mempool_dump(FILE *f, struct rte_mempool *mp);
1272
1273 /**
1274  * Create a user-owned mempool cache.
1275  *
1276  * This can be used by non-EAL threads to enable caching when they
1277  * interact with a mempool.
1278  *
1279  * @param size
1280  *   The size of the mempool cache. See rte_mempool_create()'s cache_size
1281  *   parameter description for more information. The same limits and
1282  *   considerations apply here too.
1283  * @param socket_id
1284  *   The socket identifier in the case of NUMA. The value can be
1285  *   SOCKET_ID_ANY if there is no NUMA constraint for the reserved zone.
1286  */
1287 struct rte_mempool_cache *
1288 rte_mempool_cache_create(uint32_t size, int socket_id);
1289
1290 /**
1291  * Free a user-owned mempool cache.
1292  *
1293  * @param cache
1294  *   A pointer to the mempool cache.
1295  */
1296 void
1297 rte_mempool_cache_free(struct rte_mempool_cache *cache);
1298
1299 /**
1300  * Get a pointer to the per-lcore default mempool cache.
1301  *
1302  * @param mp
1303  *   A pointer to the mempool structure.
1304  * @param lcore_id
1305  *   The logical core id.
1306  * @return
1307  *   A pointer to the mempool cache or NULL if disabled or non-EAL thread.
1308  */
1309 static __rte_always_inline struct rte_mempool_cache *
1310 rte_mempool_default_cache(struct rte_mempool *mp, unsigned lcore_id)
1311 {
1312         if (mp->cache_size == 0)
1313                 return NULL;
1314
1315         if (lcore_id >= RTE_MAX_LCORE)
1316                 return NULL;
1317
1318         return &mp->local_cache[lcore_id];
1319 }
1320
1321 /**
1322  * Flush a user-owned mempool cache to the specified mempool.
1323  *
1324  * @param cache
1325  *   A pointer to the mempool cache.
1326  * @param mp
1327  *   A pointer to the mempool.
1328  */
1329 static __rte_always_inline void
1330 rte_mempool_cache_flush(struct rte_mempool_cache *cache,
1331                         struct rte_mempool *mp)
1332 {
1333         if (cache == NULL)
1334                 cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1335         if (cache == NULL || cache->len == 0)
1336                 return;
1337         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, cache->objs, cache->len);
1338         cache->len = 0;
1339 }
1340
1341 /**
1342  * @internal Put several objects back in the mempool; used internally.
1343  * @param mp
1344  *   A pointer to the mempool structure.
1345  * @param obj_table
1346  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1347  * @param n
1348  *   The number of objects to store back in the mempool, must be strictly
1349  *   positive.
1350  * @param cache
1351  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1352  */
1353 static __rte_always_inline void
1354 __mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1355                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1356 {
1357         void **cache_objs;
1358
1359         /* increment stat now, adding in mempool always success */
1360         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, put, n);
1361
1362         /* No cache provided or if put would overflow mem allocated for cache */
1363         if (unlikely(cache == NULL || n > RTE_MEMPOOL_CACHE_MAX_SIZE))
1364                 goto ring_enqueue;
1365
1366         cache_objs = &cache->objs[cache->len];
1367
1368         /*
1369          * The cache follows the following algorithm
1370          *   1. Add the objects to the cache
1371          *   2. Anything greater than the cache min value (if it crosses the
1372          *   cache flush threshold) is flushed to the ring.
1373          */
1374
1375         /* Add elements back into the cache */
1376         rte_memcpy(&cache_objs[0], obj_table, sizeof(void *) * n);
1377
1378         cache->len += n;
1379
1380         if (cache->len >= cache->flushthresh) {
1381                 rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, &cache->objs[cache->size],
1382                                 cache->len - cache->size);
1383                 cache->len = cache->size;
1384         }
1385
1386         return;
1387
1388 ring_enqueue:
1389
1390         /* push remaining objects in ring */
1391 #ifdef RTE_LIBRTE_MEMPOOL_DEBUG
1392         if (rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n) < 0)
1393                 rte_panic("cannot put objects in mempool\n");
1394 #else
1395         rte_mempool_ops_enqueue_bulk(mp, obj_table, n);
1396 #endif
1397 }
1398
1399
1400 /**
1401  * Put several objects back in the mempool.
1402  *
1403  * @param mp
1404  *   A pointer to the mempool structure.
1405  * @param obj_table
1406  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1407  * @param n
1408  *   The number of objects to add in the mempool from the obj_table.
1409  * @param cache
1410  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1411  */
1412 static __rte_always_inline void
1413 rte_mempool_generic_put(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1414                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1415 {
1416         __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 0);
1417         __mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1418 }
1419
1420 /**
1421  * Put several objects back in the mempool.
1422  *
1423  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1424  * version depending on the default behavior that was specified at
1425  * mempool creation time (see flags).
1426  *
1427  * @param mp
1428  *   A pointer to the mempool structure.
1429  * @param obj_table
1430  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1431  * @param n
1432  *   The number of objects to add in the mempool from obj_table.
1433  */
1434 static __rte_always_inline void
1435 rte_mempool_put_bulk(struct rte_mempool *mp, void * const *obj_table,
1436                      unsigned int n)
1437 {
1438         struct rte_mempool_cache *cache;
1439         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1440         rte_mempool_generic_put(mp, obj_table, n, cache);
1441 }
1442
1443 /**
1444  * Put one object back in the mempool.
1445  *
1446  * This function calls the multi-producer or the single-producer
1447  * version depending on the default behavior that was specified at
1448  * mempool creation time (see flags).
1449  *
1450  * @param mp
1451  *   A pointer to the mempool structure.
1452  * @param obj
1453  *   A pointer to the object to be added.
1454  */
1455 static __rte_always_inline void
1456 rte_mempool_put(struct rte_mempool *mp, void *obj)
1457 {
1458         rte_mempool_put_bulk(mp, &obj, 1);
1459 }
1460
1461 /**
1462  * @internal Get several objects from the mempool; used internally.
1463  * @param mp
1464  *   A pointer to the mempool structure.
1465  * @param obj_table
1466  *   A pointer to a table of void * pointers (objects).
1467  * @param n
1468  *   The number of objects to get, must be strictly positive.
1469  * @param cache
1470  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1471  * @return
1472  *   - >=0: Success; number of objects supplied.
1473  *   - <0: Error; code of ring dequeue function.
1474  */
1475 static __rte_always_inline int
1476 __mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1477                       unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1478 {
1479         int ret;
1480         uint32_t index, len;
1481         void **cache_objs;
1482
1483         /* No cache provided or cannot be satisfied from cache */
1484         if (unlikely(cache == NULL || n >= cache->size))
1485                 goto ring_dequeue;
1486
1487         cache_objs = cache->objs;
1488
1489         /* Can this be satisfied from the cache? */
1490         if (cache->len < n) {
1491                 /* No. Backfill the cache first, and then fill from it */
1492                 uint32_t req = n + (cache->size - cache->len);
1493
1494                 /* How many do we require i.e. number to fill the cache + the request */
1495                 ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp,
1496                         &cache->objs[cache->len], req);
1497                 if (unlikely(ret < 0)) {
1498                         /*
1499                          * In the offchance that we are buffer constrained,
1500                          * where we are not able to allocate cache + n, go to
1501                          * the ring directly. If that fails, we are truly out of
1502                          * buffers.
1503                          */
1504                         goto ring_dequeue;
1505                 }
1506
1507                 cache->len += req;
1508         }
1509
1510         /* Now fill in the response ... */
1511         for (index = 0, len = cache->len - 1; index < n; ++index, len--, obj_table++)
1512                 *obj_table = cache_objs[len];
1513
1514         cache->len -= n;
1515
1516         __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1517
1518         return 0;
1519
1520 ring_dequeue:
1521
1522         /* get remaining objects from ring */
1523         ret = rte_mempool_ops_dequeue_bulk(mp, obj_table, n);
1524
1525         if (ret < 0)
1526                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_fail, n);
1527         else
1528                 __MEMPOOL_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1529
1530         return ret;
1531 }
1532
1533 /**
1534  * Get several objects from the mempool.
1535  *
1536  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1537  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1538  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1539  * lcores are full.
1540  *
1541  * @param mp
1542  *   A pointer to the mempool structure.
1543  * @param obj_table
1544  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1545  * @param n
1546  *   The number of objects to get from mempool to obj_table.
1547  * @param cache
1548  *   A pointer to a mempool cache structure. May be NULL if not needed.
1549  * @return
1550  *   - 0: Success; objects taken.
1551  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1552  */
1553 static __rte_always_inline int
1554 rte_mempool_generic_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_table,
1555                         unsigned int n, struct rte_mempool_cache *cache)
1556 {
1557         int ret;
1558         ret = __mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1559         if (ret == 0)
1560                 __mempool_check_cookies(mp, obj_table, n, 1);
1561         return ret;
1562 }
1563
1564 /**
1565  * Get several objects from the mempool.
1566  *
1567  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1568  * version, depending on the default behaviour that was specified at
1569  * mempool creation time (see flags).
1570  *
1571  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1572  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1573  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1574  * lcores are full.
1575  *
1576  * @param mp
1577  *   A pointer to the mempool structure.
1578  * @param obj_table
1579  *   A pointer to a table of void * pointers (objects) that will be filled.
1580  * @param n
1581  *   The number of objects to get from the mempool to obj_table.
1582  * @return
1583  *   - 0: Success; objects taken
1584  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1585  */
1586 static __rte_always_inline int
1587 rte_mempool_get_bulk(struct rte_mempool *mp, void **obj_table, unsigned int n)
1588 {
1589         struct rte_mempool_cache *cache;
1590         cache = rte_mempool_default_cache(mp, rte_lcore_id());
1591         return rte_mempool_generic_get(mp, obj_table, n, cache);
1592 }
1593
1594 /**
1595  * Get one object from the mempool.
1596  *
1597  * This function calls the multi-consumers or the single-consumer
1598  * version, depending on the default behavior that was specified at
1599  * mempool creation (see flags).
1600  *
1601  * If cache is enabled, objects will be retrieved first from cache,
1602  * subsequently from the common pool. Note that it can return -ENOENT when
1603  * the local cache and common pool are empty, even if cache from other
1604  * lcores are full.
1605  *
1606  * @param mp
1607  *   A pointer to the mempool structure.
1608  * @param obj_p
1609  *   A pointer to a void * pointer (object) that will be filled.
1610  * @return
1611  *   - 0: Success; objects taken.
1612  *   - -ENOENT: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1613  */
1614 static __rte_always_inline int
1615 rte_mempool_get(struct rte_mempool *mp, void **obj_p)
1616 {
1617         return rte_mempool_get_bulk(mp, obj_p, 1);
1618 }
1619
1620 /**
1621  * @warning
1622  * @b EXPERIMENTAL: this API may change without prior notice.
1623  *
1624  * Get a contiguous blocks of objects from the mempool.
1625  *
1626  * If cache is enabled, consider to flush it first, to reuse objects
1627  * as soon as possible.
1628  *
1629  * The application should check that the driver supports the operation
1630  * by calling rte_mempool_ops_get_info() and checking that `contig_block_size`
1631  * is not zero.
1632  *
1633  * @param mp
1634  *   A pointer to the mempool structure.
1635  * @param first_obj_table
1636  *   A pointer to a pointer to the first object in each block.
1637  * @param n
1638  *   The number of blocks to get from mempool.
1639  * @return
1640  *   - 0: Success; blocks taken.
1641  *   - -ENOBUFS: Not enough entries in the mempool; no object is retrieved.
1642  *   - -EOPNOTSUPP: The mempool driver does not support block dequeue
1643  */
1644 static __rte_always_inline int
1645 __rte_experimental
1646 rte_mempool_get_contig_blocks(struct rte_mempool *mp,
1647                               void **first_obj_table, unsigned int n)
1648 {
1649         int ret;
1650
1651         ret = rte_mempool_ops_dequeue_contig_blocks(mp, first_obj_table, n);
1652         if (ret == 0) {
1653                 __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, get_success, n);
1654                 __mempool_contig_blocks_check_cookies(mp, first_obj_table, n,
1655                                                       1);
1656         } else {
1657                 __MEMPOOL_CONTIG_BLOCKS_STAT_ADD(mp, get_fail, n);
1658         }
1659
1660         return ret;
1661 }
1662
1663 /**
1664  * Return the number of entries in the mempool.
1665  *
1666  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1667  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1668  * debug purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1669  *
1670  * @param mp
1671  *   A pointer to the mempool structure.
1672  * @return
1673  *   The number of entries in the mempool.
1674  */
1675 unsigned int rte_mempool_avail_count(const struct rte_mempool *mp);
1676
1677 /**
1678  * Return the number of elements which have been allocated from the mempool
1679  *
1680  * When cache is enabled, this function has to browse the length of
1681  * all lcores, so it should not be used in a data path, but only for
1682  * debug purposes.
1683  *
1684  * @param mp
1685  *   A pointer to the mempool structure.
1686  * @return
1687  *   The number of free entries in the mempool.
1688  */
1689 unsigned int
1690 rte_mempool_in_use_count(const struct rte_mempool *mp);
1691
1692 /**
1693  * Test if the mempool is full.
1694  *
1695  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1696  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1697  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1698  *
1699  * @param mp
1700  *   A pointer to the mempool structure.
1701  * @return
1702  *   - 1: The mempool is full.
1703  *   - 0: The mempool is not full.
1704  */
1705 static inline int
1706 rte_mempool_full(const struct rte_mempool *mp)
1707 {
1708         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == mp->size);
1709 }
1710
1711 /**
1712  * Test if the mempool is empty.
1713  *
1714  * When cache is enabled, this function has to browse the length of all
1715  * lcores, so it should not be used in a data path, but only for debug
1716  * purposes. User-owned mempool caches are not accounted for.
1717  *
1718  * @param mp
1719  *   A pointer to the mempool structure.
1720  * @return
1721  *   - 1: The mempool is empty.
1722  *   - 0: The mempool is not empty.
1723  */
1724 static inline int
1725 rte_mempool_empty(const struct rte_mempool *mp)
1726 {
1727         return !!(rte_mempool_avail_count(mp) == 0);
1728 }
1729
1730 /**
1731  * Return the IO address of elt, which is an element of the pool mp.
1732  *
1733  * @param elt
1734  *   A pointer (virtual address) to the element of the pool.
1735  * @return
1736  *   The IO address of the elt element.
1737  *   If the mempool was created with MEMPOOL_F_NO_IOVA_CONTIG, the
1738  *   returned value is RTE_BAD_IOVA.
1739  */
1740 static inline rte_iova_t
1741 rte_mempool_virt2iova(const void *elt)
1742 {
1743         const struct rte_mempool_objhdr *hdr;
1744         hdr = (const struct rte_mempool_objhdr *)RTE_PTR_SUB(elt,
1745                 sizeof(*hdr));
1746         return hdr->iova;
1747 }
1748
1749 __rte_deprecated
1750 static inline phys_addr_t
1751 rte_mempool_virt2phy(__rte_unused const struct rte_mempool *mp, const void *elt)
1752 {
1753         return rte_mempool_virt2iova(elt);
1754 }
1755
1756 /**
1757  * Check the consistency of mempool objects.
1758  *
1759  * Verify the coherency of fields in the mempool structure. Also check
1760  * that the cookies of mempool objects (even the ones that are not
1761  * present in pool) have a correct value. If not, a panic will occur.
1762  *
1763  * @param mp
1764  *   A pointer to the mempool structure.
1765  */
1766 void rte_mempool_audit(struct rte_mempool *mp);
1767
1768 /**
1769  * Return a pointer to the private data in an mempool structure.
1770  *
1771  * @param mp
1772  *   A pointer to the mempool structure.
1773  * @return
1774  *   A pointer to the private data.
1775  */
1776 static inline void *rte_mempool_get_priv(struct rte_mempool *mp)
1777 {
1778         return (char *)mp +
1779                 MEMPOOL_HEADER_SIZE(mp, mp->cache_size);
1780 }
1781
1782 /**
1783  * Dump the status of all mempools on the console
1784  *
1785  * @param f
1786  *   A pointer to a file for output
1787  */
1788 void rte_mempool_list_dump(FILE *f);
1789
1790 /**
1791  * Search a mempool from its name
1792  *
1793  * @param name
1794  *   The name of the mempool.
1795  * @return
1796  *   The pointer to the mempool matching the name, or NULL if not found.
1797  *   NULL on error
1798  *   with rte_errno set appropriately. Possible rte_errno values include:
1799  *    - ENOENT - required entry not available to return.
1800  *
1801  */
1802 struct rte_mempool *rte_mempool_lookup(const char *name);
1803
1804 /**
1805  * Get the header, trailer and total size of a mempool element.
1806  *
1807  * Given a desired size of the mempool element and mempool flags,
1808  * calculates header, trailer, body and total sizes of the mempool object.
1809  *
1810  * @param elt_size
1811  *   The size of each element, without header and trailer.
1812  * @param flags
1813  *   The flags used for the mempool creation.
1814  *   Consult rte_mempool_create() for more information about possible values.
1815  *   The size of each element.
1816  * @param sz
1817  *   The calculated detailed size the mempool object. May be NULL.
1818  * @return
1819  *   Total size of the mempool object.
1820  */
1821 uint32_t rte_mempool_calc_obj_size(uint32_t elt_size, uint32_t flags,
1822         struct rte_mempool_objsz *sz);
1823
1824 /**
1825  * @deprecated
1826  * Get the size of memory required to store mempool elements.
1827  *
1828  * Calculate the maximum amount of memory required to store given number
1829  * of objects. Assume that the memory buffer will be aligned at page
1830  * boundary.
1831  *
1832  * Note that if object size is bigger than page size, then it assumes
1833  * that pages are grouped in subsets of physically continuous pages big
1834  * enough to store at least one object.
1835  *
1836  * @param elt_num
1837  *   Number of elements.
1838  * @param total_elt_sz
1839  *   The size of each element, including header and trailer, as returned
1840  *   by rte_mempool_calc_obj_size().
1841  * @param pg_shift
1842  *   LOG2 of the physical pages size. If set to 0, ignore page boundaries.
1843  * @param flags
1844  *  The mempool flags.
1845  * @return
1846  *   Required memory size aligned at page boundary.
1847  */
1848 __rte_deprecated
1849 size_t rte_mempool_xmem_size(uint32_t elt_num, size_t total_elt_sz,
1850         uint32_t pg_shift, unsigned int flags);
1851
1852 /**
1853  * @deprecated
1854  * Get the size of memory required to store mempool elements.
1855  *
1856  * Calculate how much memory would be actually required with the given
1857  * memory footprint to store required number of objects.
1858  *
1859  * @param vaddr
1860  *   Virtual address of the externally allocated memory buffer.
1861  *   Will be used to store mempool objects.
1862  * @param elt_num
1863  *   Number of elements.
1864  * @param total_elt_sz
1865  *   The size of each element, including header and trailer, as returned
1866  *   by rte_mempool_calc_obj_size().
1867  * @param iova
1868  *   Array of IO addresses of the pages that comprises given memory buffer.
1869  * @param pg_num
1870  *   Number of elements in the iova array.
1871  * @param pg_shift
1872  *   LOG2 of the physical pages size.
1873  * @param flags
1874  *  The mempool flags.
1875  * @return
1876  *   On success, the number of bytes needed to store given number of
1877  *   objects, aligned to the given page size. If the provided memory
1878  *   buffer is too small, return a negative value whose absolute value
1879  *   is the actual number of elements that can be stored in that buffer.
1880  */
1881 __rte_deprecated
1882 ssize_t rte_mempool_xmem_usage(void *vaddr, uint32_t elt_num,
1883         size_t total_elt_sz, const rte_iova_t iova[], uint32_t pg_num,
1884         uint32_t pg_shift, unsigned int flags);
1885
1886 /**
1887  * Walk list of all memory pools
1888  *
1889  * @param func
1890  *   Iterator function
1891  * @param arg
1892  *   Argument passed to iterator
1893  */
1894 void rte_mempool_walk(void (*func)(struct rte_mempool *, void *arg),
1895                       void *arg);
1896
1897 #ifdef __cplusplus
1898 }
1899 #endif
1900
1901 #endif /* _RTE_MEMPOOL_H_ */